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Niveau IUT/DUT
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étude d'une suite

Posté par
timus
26-03-09 à 01:11

Bonjour , on me demande d'étudier la suite pour tout n > 0 , définie par :

Un = (1 + k/n²) , avec le n au dessus du symbole et en dessous le k = 1 .

Alors j'ai peut être mal lu le signe mais si c'est bien ce que je pense l'étude de cette suite est assez simple vu que quelque soit n et k , chaque terme est supérieur à 1 , donc forcément le produit tendra vers l'infini .

Ca me parait tellement basique que je me demande si j'ai pas été trop vite et fait une erreur , qu'en pensez vous ?

merci

Posté par
MatheuxMatou
re : étude d'une suite 26-03-09 à 01:13

bonsoir

J'en pense que le raisonnement est faux...

Quel théorème te permets de conclure cela ?

Posté par
olive_68
re : étude d'une suite 26-03-09 à 01:20

Salut ,

J'espère ne pas trop m'avancer mais je peux te dire que ton raisonnement est faux... j'ai déjà fais cette exercice et il y avais une limite réel si je m'en souviens bien..

Pour étudier la limite j'ai du passer par le ln .. si ça peut t'aider..

Posté par
timus
re : étude d'une suite 26-03-09 à 01:20

en  fait aucun théorème c'est juste que quand on multiplie des nombres supérieurs à 1 une infinité de fois je pense que le résultat tend vers l'infini non ?

j'ai peut etre mal interpréter cette notation...

Posté par
timus
re : étude d'une suite 26-03-09 à 01:22

salut olive , pour n = 1 ya pas de limite là je crois ou alors je ne sais pas lire la notation lol

Posté par
timus
re : étude d'une suite 26-03-09 à 01:24

réflexion faite si les termes sont décroissants oui il doit yavoir une limite , je vais y réfléchir

Posté par
MatheuxMatou
re : étude d'une suite 26-03-09 à 01:25

dans le même genre d'idée, tu obtiendrais aussi l'infini en sommant une infinité de termes positifs...

et pourtant, si tu sommes 1 , 1/2 , 1/4 , 1/8 , 1/16 etc... jusque l'infini... tu obtiens 2

Posté par
MatheuxMatou
re : étude d'une suite 26-03-09 à 01:27

et donc si tu fais le produit de toutes les exponentielles des fractions 1 , 1/2 , 1/4 , 1/8 , 1/16 ... qui sont tous des nombres supérieurs à 1 (je parle des exponentielles)... tu obtiens pour limite exp(2)

ce qui prouve l'invalidité de ton raisonnement...

Posté par
MatheuxMatou
re : étude d'une suite 26-03-09 à 01:28

maintenant, pour répondre à ton problème, tu peux prendre le "ln" de ton produit

Posté par
MatheuxMatou
re : étude d'une suite 26-03-09 à 01:32

sauf erreur de calcul de ma part, ton produit devrait tendre vers e

(la somme des "ln" peut s'encadrer par des intégrales avec la méthode des rectangles puis le passage à la limite se calcule avec un petit développement limité)

Posté par
timus
re : étude d'une suite 26-03-09 à 01:33

oui matou je me suis rendu compte de mon erreur , je vais y réfléchir cette nuit et posterai demain , je te remercie

Posté par
olive_68
re : étude d'une suite 26-03-09 à 01:37

Bah je suis allez regarder dans mon livre de terminal..

Si ça peut t'aider on demandait en première question de démontrer que pour tout x\ge 0:

   \blue \fbox{\fbox{4$x-\fr{x^2}{2}\le ln(1+x)\le x }}

Puis en 2eme question de montrer par récurrence que 4$\fbox{\Bigsum_{k=1}^n \ k^2 = \fr{n(n+1)(2n+1)}{6}}

Et pour finir, en utilisant les résultats des questions précédentes, determiner les limite de la suite 4$U_n:

  4$\fbox{U_n=(1+\fr{1}{n^2})(1+\fr{2}{n^2})...(1+\fr{n}{n^2})}



Je ne sais pas si c'est vraiment de cette manière que on te demande de trouver la limite car il faut y penser à l'encadrement de la question 1...
Mais si ça t'interresse j'ai la solution dans mon cahier je crois ^^

(Et je crois avoir trouvé 1 pour limite mais ce n'est pas sur du tout çà ^^)

Posté par
olive_68
re : étude d'une suite 26-03-09 à 01:39

Comme limite \sqrt{e} c'est possible ça me dit quelque chose .. comme dit je me souviens plus par coeur de la limite que j'avais trouvé ^^

Posté par
timus
re : étude d'une suite 26-03-09 à 16:20

vous me donnez des réponses différentes et moi je ne sais plus comment étudier la limite de cette suite...

Olive ta méthode me tente bien mais meme si je sais répondre à tes 2 questions je vois pas le rapport avec la suite Un...

Posté par
MatheuxMatou
re : étude d'une suite 26-03-09 à 16:22

he bien considère la suite v(n) = ln(u(n))

cela donne quoi ?

Posté par
MatheuxMatou
re : étude d'une suite 26-03-09 à 16:26

v(n) = ln(1+k/n²)    k variant de 1 à n

avec la double inégalité qui peut se montrer en étudiant tout simplement les 2 fonctions différences des membres) rappelée par Olive, tu encadres cette somme en encadrant chaque terme.

Puis tu calcul les sommes encadrantes... et tu vois qu'elles ont même limite (à savoir 1/2)

le théorème des gendarmes fait le reste et prouve que mon résultat annoncé plus haut était bon.

MM

Posté par
timus
re : étude d'une suite 26-03-09 à 16:30

slt matou , euh c'est pas une somme mais un produit , tu as fait une erreur de frappe dans le dernier message ?

Posté par
MatheuxMatou
re : étude d'une suite 26-03-09 à 16:31

pas vraiment non !

revois les propriétés du logarithme...

Posté par
timus
re : étude d'une suite 26-03-09 à 16:36

franchement matou je ne comprends pas , avec quoi veux tu que j'encadre ln(1+k/n²) , avec x et x-x²/2 ?

x tend vers l'infini et la seconde tend vers -infini .

k/n² tend vers 0 ...

je ne vois pas le rapport

Posté par
MatheuxMatou
re : étude d'une suite 26-03-09 à 16:38

bon, reprenons calmement !

écrit déjà v(n) = ln(u(n)) = ln((1+k/n²))

et ln(AB)= ????

Posté par
timus
re : étude d'une suite 26-03-09 à 16:40

ln A*B = ln A+B ça j'ai bien compris ta notation somme ça va

Posté par
MatheuxMatou
re : étude d'une suite 26-03-09 à 16:46

non, pas vraiment... et met des parenthèses pour savoir à quoi s'applique le "ln"

ln(A+B) ln(A) + B

Posté par
timus
re : étude d'une suite 26-03-09 à 16:46

je sais je sais c'est juste que j'ai pas mis les parenthèses...

Posté par
MatheuxMatou
re : étude d'une suite 26-03-09 à 16:47

donc reprenons : ln(AB) = ...

voir le lien un cours sur la fonction logarithme népérien pour les propriétés du "ln"

Posté par
timus
re : étude d'une suite 26-03-09 à 16:49

ln (ab) = ln(a) + ln(b) , c'etait une erreur d'écriture je connais les ln , désolé

Posté par
MatheuxMatou
re : étude d'une suite 26-03-09 à 16:49

même avec des parenthèses supplémentaires, ton résultat de 16:40 est faux...

Posté par
timus
re : étude d'une suite 26-03-09 à 16:50

jez sais c'etait juste une erreur d'écriture je connais les ln

Posté par
MatheuxMatou
re : étude d'une suite 26-03-09 à 16:50

là je suis d'accord

donc v(n) = ln(1+k/n²)

oui ?

Posté par
timus
re : étude d'une suite 26-03-09 à 16:52

oui pas de probleme

Posté par
MatheuxMatou
re : étude d'une suite 26-03-09 à 16:53

donc on a bien transformé le produit en somme...

maintenant, es-tu d'accord avec la double inégalité mentionnée par Olive (l'as-tu démontrée ?) ?

Posté par
timus
re : étude d'une suite 26-03-09 à 16:54

oui je l'ai démontré là également aucun probleme

Posté par
MatheuxMatou
re : étude d'une suite 26-03-09 à 16:56

bien donc cela permet d'encadrer ln(1+k/n²)...

va-s-y, applique la à x=k/n²

MM

Posté par
timus
re : étude d'une suite 26-03-09 à 17:00

bordel !!! c'est ce que je voulais faire , remplacer x par k/n² sauf que moi j'avais pas penser à remplacer les autres x de l'inégalité , bon tant pis , alors ça nous fait :

k - k²/2n < ln(1+k/n²) < k/n²

mais bon pour calculer les limites de k/n² bon courage ya tellement de possibilités suivant n... et comme k augmente sans arrêt...

Posté par
MatheuxMatou
re : étude d'une suite 26-03-09 à 17:01

non, ton inégalité est fausse...

remplace x par k/n²

MM

Posté par
timus
re : étude d'une suite 26-03-09 à 17:04

k/n² - k²/2n^4 < ln(1+k/n²) < k/n²

Posté par
MatheuxMatou
re : étude d'une suite 26-03-09 à 17:05

k/n²-k²/(2 n4) ln(1+k/n²) k/n²

Posté par
timus
re : étude d'une suite 26-03-09 à 17:06

j'ai corrigé plsu ahut

Posté par
MatheuxMatou
re : étude d'une suite 26-03-09 à 17:07

voilà

Bon maintenant, posons A(n) = k/n²   et B(n) = k²/(2 n4)

k variant bien sûr de 1 à n

en sommant toutes les inégalités précédentes, tu es d'accord que v(n) est compris entre A(n)-B(n) et A(n)

Posté par
timus
re : étude d'une suite 26-03-09 à 17:08

oui

Posté par
MatheuxMatou
re : étude d'une suite 26-03-09 à 17:10

bon, alors maintenant on va calculer A(n) et B(n)...

tu es d'accord que dans la somme A(n), c'est k qui varie, et que donc le 1/n² est constant vis à vis de k (on bloque n pour l'instant et on le fera tendre vers l'infini à la fin)

donc A(n) = (k) / n²

Posté par
timus
re : étude d'une suite 26-03-09 à 17:11

oui jusque là c'est clair mais dis donc il est bien compliqué cet exercice et très long

Posté par
MatheuxMatou
re : étude d'une suite 26-03-09 à 17:13

tu es en IUT...! (quand je le posais en Terminale, je le détaillais, mais en post bac il faut apprendre à se débrouiller un peu tout seul)

on continue ou pas ?

et que vaut la somme des entiers k pour k variant de 1 à n ?

Posté par
timus
re : étude d'une suite 26-03-09 à 17:16

je dirais sans conviction k(k+1)/2

Posté par
MatheuxMatou
re : étude d'une suite 26-03-09 à 17:18

la somme dépend de n, pas de k qui est l'indice variant ...

Posté par
MatheuxMatou
re : étude d'une suite 26-03-09 à 17:20

(ce résultat a été vu en première, lors de l'étude des suites arithmétiques et de leur somme)

et donc tu obtiens finalement A(n)= ...

Posté par
timus
re : étude d'une suite 26-03-09 à 17:21

n(n+1)/2

Posté par
MatheuxMatou
re : étude d'une suite 26-03-09 à 17:21

oui pour la suite des entiers de 1 à n

et donc A(n) = ...

Posté par
timus
re : étude d'une suite 26-03-09 à 17:24

A(n) = 1/2 + 1/2n

Posté par
MatheuxMatou
re : étude d'une suite 26-03-09 à 17:27

très bien...

le temps qu'on y est, quand n tend vers l'infini, A(n) tend vers A= ... ?

Posté par
timus
re : étude d'une suite 26-03-09 à 17:28

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