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Dm factorielle+suite

Posté par
Soupedecarotte
01-11-12 à 16:00

Bonjour à tous,

J'ai un probleme avec un petit Dm bien chiant.

On considère l'algorithme suivant :

Saisir N
P prend la valeur 1
Pour i variant de 1 à N
       P prend la valeur P*i
Fin pour
Afficher P

A/Etude d'un algorithme et programmation

1.Calculer a la main l'entier P pour N=1, N=2, N=3
Fait

2.Mettre en oeuvre l'algo avec la calculatrice.
Fait

3.Calculer P pour N=1 à N=20
Fait

4.Déterminer la formule reliant P à N pour N, un entier naturel quelconque.
Fait

B/Quelques questions sur Excel, pas de problème.

Apparition des trois suites : Un=\sum_{k=0}^n 1/k!  Vn=Un+\frac{1}{n*n!}   En=Vn-Un

C/Etude mathématique

1.Montrer que pour tout n\ge1 : on a Un\leVn

Je pense qu'il faut faire une demonstration par récurrence,

Je pose Pn:"pour tout n\ge1, Un\leVn"

Initialisation: U1=2 V1=3 2<3 donc P1 est vraie.
Hérédité:
Supposons que Pk est vraie, càd que Uk\leVk
Montrons que Pk+1 est vraie càd que Uk+1\leVk+1
Et c'est la que je bloque, je n'arrive pas à trouver la solution.

2.Déterminer une relation entre (n+1)! et n!

Je sais que la relation est (n+1)!=n*n! mais je ne vois aps du tout comment le démontrer.

3.Déterminer le sens de variation des suites (Un) et (Vn)

Je pense qu'un simple (tout est relatif) calcul Un+1-Un et Vn+1-V pourrait etre le resultat mais pour Un+1-Un, je trouve 1/(n+1)! donc je ne sais pas si (n+1)! est positif ou non, et pour Vn je n arrive pas à reduire l expression du départ du calcul... HELP ME!!

4.a)Montrer que Un est majorée par V1

Comme V1=3, j'ai essaye une recurrence avec Un\le3 mais en essayant la methode avec la fonction associée, je bloque...

b)Démontrer de même que la suite Vn est minorée.

Je ne pense pas qu'on est besoins de calcul ici, puisqu'on à montrer dans la 1. que Un\leVn et que dnas la 4.a) Un\leV1, on trouve que Vn est forcément minorée non?? Enfin, ça me parait logique...

5.Montrer que les suites Un et Vn sont convergentes.

Par rapport aux questions d avant, on utilise un theoreme et c'est terminée..

J'ai encore deux autres questions mais déjà si vous pouviez m'aider pour celles-ci, se serais super.

Merci d avance à ceux qui m'aideront!!

Soupedecarotte (mmmmmm...)

Posté par
ravinator
re : Dm factorielle+suite 01-11-12 à 16:17

Bonjour à toi!

Que sais-tu sur la factorielle ?

On peut la définir par récurrence comme étant la suite Wn : W0 = 1 et pour n>0 Wn = n*W(n-1)
Il est donc clair que cette suite est croissante et à valeurs positives (il s'agit de la suite de ton étude algorithmique du début)

C)1) Pas besoin de récurrence ; Que vaut simplement Vn - Un ?
2) Découle de la définition de la factorielle : (n+1)! = (n+1) n!
3) Pour répondre à ta question :

Citation :
pour Un+1-Un, je trouve 1/(n+1)! donc je ne sais pas si (n+1)! est positif ou non
, ma petite introduction te permets de répondre
Le calcul de Vn+1 - Vn est plus compliqué :
V_{n+1}-V_{n} = U_{n+1}+\frac{1}{(n+1)(n+1)!}-U_{n}-\frac{1}{n*n!}
 \\ =\frac{1}{(n+1)!}+\frac{1}{(n+1)(n+1)!}-\frac{1}{n*n!}

Mets au meme dénominateur, factorise et ca s'arrange normalement

Posté par
Soupedecarotte
re : Dm factorielle+suite 01-11-12 à 17:00

Rebonjour, merci pour ces explications, je m'y met et je poste ce que j ai trouvé.

Cordialement, Soupedecarotte

Posté par
Soupedecarotte
re : Dm factorielle+suite 01-11-12 à 17:08

Une petite question, comment je met Un dans l'operation Vn-Un car Un est sous la forme d'une somme, donc je ne peux pas mettre le sigma dans la difference non??

Posté par
Soupedecarotte
re : Dm factorielle+suite 01-11-12 à 17:32

Voilà déjà le développement des deux autres questions :

2. Il suffit d'un simple développement? Mais donc
(n+1)!=n!(n+1)
(n+1)!=n!*n+n!*1
(n+1)!=n!*n+n!

Comme je n'ai pas encore la leçon sur les factorielles je ne vois pas comment faire avec n!*n car je dois trouver (n+1)!=n!*n non????

3.

V_{n+1}-V_n=\frac{1}{(n+1)!}+\frac{1}{(n+1)(n+1)!}-\frac{1}{n*n!}

Au même dénominateur sa donne : V_{n+1}-V_n=\frac{(n+1)}{(n+1)(n+1)!}+\frac{1}{(n+1)(n+1)!}-\frac{(n+1)}{(n+1)(n+1)!}

Se qui nous laisse : V_{n+1}-V_n=\frac{1}{(n+1)(n+1)!}

Se qui ai positif \frac{+}{+*+}

Merci beaucoup, j'attend juste la confirmation pour la 1. et se sera bon pour ces questions

Posté par
Soupedecarotte
re : Dm factorielle+suite 01-11-12 à 18:01

Coucou, mais quelle est cette chose....non non pas ça....


Posté par
ravinator
re : Dm factorielle+suite 01-11-12 à 18:08

Re désolé, je n'ai pas reçu de notifications pour les messages

a) Vn = Un + 1/n*n!
donc Vn - Un = 1/n*n! > 0 donc Vn > Un

b) je maintiens que (n+1)! = (n+1) n! et non pas n n!
Autre moyen de définir la factoriel avec une suite Wn :
W0 = 0 et pour n > 0
V_{n} = \prod_{i=1}^n i = 1*2*....*n Le grand Pi voulant dire "produit" comme Sigma "somme"

c) Ta réduction au même dénominateur est fausse : Il faut que le dénominateur soit n n! (n+1)(n+1)! (oui c'est moche mais bon)

On souhaite que Vn soit décroissante en fait, car nos deux suites Un et Vn sont en fait adjacentes (si tu en as deja entendu parlé)

Posté par
ravinator
re : Dm factorielle+suite 01-11-12 à 18:09

Pour la suite factorielle c'est pas Vn mais Wn désolé

Posté par
Soupedecarotte
re : Dm factorielle+suite 02-11-12 à 11:11

Bonjour, dsl, je ne pouvais pas me connecter hier soir,

pour la
a)enfait, je l'avais trouver apres^^
b)J'avais une definition fausse mais comme on a pas encore de leçon --'
c)la j'arrive à \frac{(n+1)*n*n!+n*n!-(n+1(n+1)!}{(n+1)(n+1)!n*n!}
mais apres je ne vois pas trop comment faire....est ce que je dois convertir (n+1)n! en (n+1)! ???

Posté par
ravinator
re : Dm factorielle+suite 02-11-12 à 11:38

Convertit plutôt le dernier (n+1)! en (n+1)n! et factorise tout par n!

Posté par
Soupedecarotte
re : Dm factorielle+suite 02-11-12 à 11:44

Ensuite on développe?

Je trouve \frac{(n+1)n+n-(n+1)(n+1)}{(n+1)(n+1)!}

Est ce juste??

Posté par
ravinator
re : Dm factorielle+suite 02-11-12 à 11:50

Oui. Maintenant développe et réduit le dénominateur et c'est bon

Posté par
Soupedecarotte
re : Dm factorielle+suite 02-11-12 à 11:52

Je trouve \frac{-1}{(n+1)(n+1)!}
Je suis désolé mais je ne comprends pas comment 'reduire' le denominateur ????

Posté par
ravinator
re : Dm factorielle+suite 02-11-12 à 11:57

Oups désole c'est ma faute je voulais dire le numérateur. D'ailleurs tu n'aurais pas perdu un n à ton dénominateur ? Sinon le numérateur est ok

Posté par
Soupedecarotte
re : Dm factorielle+suite 02-11-12 à 12:03

Ha oui effectivement, \frac{-1}{(n+1)(n+1)!n}

Merci beaucoup pour ces trois questions !!

Est ce que tu pourrais me dire si le raisonnement des questions 4/5 est bon s'il te plait?

Merci encore!!

Posté par
Soupedecarotte
re : Dm factorielle+suite 02-11-12 à 12:05

Je vais manger, je reviens dans pas longtemps

Posté par
ravinator
re : Dm factorielle+suite 02-11-12 à 12:21

Les raisonnements pour 4 sont faux mais sans les questions précédentes c'était moins simple

Faisons le point :
1) \forall  n>0  , U_n \leqslant V_n
3) (Un) est croissante, (Vn) est décroissante
  En particulier , pour tout entier > 0
  U_n \geqslant U_1  et V_n \leqslant V_1

En combinant ces 2 questions on trouve le résultat attendu

Attention :

Citation :
Je ne pense pas qu'on est besoins de calcul ici, puisqu'on à montrer dans la 1. que Un<=Vn et que dnas la 4.a) Un <= V1, on trouve que Vn est forcément minorée non?? Enfin, ça me parait logique...



Ce résultat n'est pas vrai tout le temps :
Par exemple Un = -n² , Vn = -n
Pour tout n>0 , Un -1 = V1 et Un Vn , Mais Vn (et Un) converge vers - infini donc n'est pas minorée
Il est donc impératif d'utiliser les monotonies des 2 suites  

Posté par
Soupedecarotte
re : Dm factorielle+suite 02-11-12 à 12:45

Me revoilà, donc pour la 4. avc les reponses des questions antérieures, c ets bon?

Posté par
ravinator
re : Dm factorielle+suite 02-11-12 à 12:48

Il faut reprendre les arguments que j'ai cité et rédiger mais en gros ca tombe tout seul avec les résultats précédents oui

Posté par
Soupedecarotte
re : Dm factorielle+suite 02-11-12 à 12:55

D'accord merci, idem pour la question 5. alors non? avec un théoréme qu'on a étudié, je me souviens plus du quel. C est un théoreme qu'il faut utiliser?

Est ce que je peux noter les question 6/7 du coup, maintenant qu'on a fait les questions d avant?

Posté par
ravinator
re : Dm factorielle+suite 02-11-12 à 13:55

Effectivement tu disposes d'un résultat permettant de conclure : Un est croissante et majorée donc convergente, Vn décroissante et minorée donc convergente aussi

Je suppose qu'on te demande ensuite de prouver qu'elles ont meme limite, et que cette limite est coincée entre Un et Vn non ?

Posté par
Soupedecarotte
re : Dm factorielle+suite 02-11-12 à 14:03

Ensuite on me demande de montrer que n*n!>n pour n>1
Et ensuite, en deduire la limite de la suite En, qui est egale à Vn-Un

Posté par
ravinator
re : Dm factorielle+suite 02-11-12 à 14:06

pour n > 1 , n! > 1 d'où le résultat
Ensuite c'est les gendarmes

Posté par
Soupedecarotte
re : Dm factorielle+suite 02-11-12 à 14:11

D'accord merci beaucoup, et la derniere question c est en deduire que les suites Un et Vn ont la meme limite....

Posté par
ravinator
re : Dm factorielle+suite 02-11-12 à 14:13

(Un) et (Vn) convergent respectivement vers l et l'
(En) converge vers 0

Que dire alors ?

Posté par
Soupedecarotte
re : Dm factorielle+suite 02-11-12 à 14:28

Donc l<l' mais je ne vois vraiment pas comment faire avec En converge vers 0 ???

Posté par
ravinator
re : Dm factorielle+suite 02-11-12 à 14:31

attention :

Citation :
l<l'
c'est une inégalité large (surtout qu'ici c'est une égalité)
Quand on passe a la limite toutes les inégalités meme strictes deviennent larges

Sinon ici il s'agit d'un simple passage a la limite :
En = Vn - Un
Vn -> l'
Un -> l
En -> 0

Par passage a la limite :
0 = l' - l donc l = l'

Posté par
Soupedecarotte
re : Dm factorielle+suite 02-11-12 à 14:35

Ha oui d'accord enfait c est plus que simple...je suis plus que nouille là

Mais ça c est la reponse a la question 7., du coup, je n ai pas compris comment tu as trouvé que limite de En est 0?? Pourrais tu m expliquer s il te plait..

Posté par
ravinator
re : Dm factorielle+suite 02-11-12 à 14:43

Ah pardon, j'ai dit avec les gendarmes car
E_n = V_n - U_n = \frac{1}{n*n!}

or n*n! \geqslant n
donc \frac{1}{n*n!} \leqslant \frac{1}{n}

D'autre part E_n \geqslant 0

D'ou 0 \leqslant E_n \leqslant \frac{1}{n} d'où le résultat

Posté par
Soupedecarotte
re : Dm factorielle+suite 02-11-12 à 14:46


D'accord merci beaucoup pour ce Dm, merci de ton aide, je te remercie d'avoir pris un peu de ton temps pour m'aider.

A bientot (prochain week end avec un Dm







Et pour ceux de ma classe qui trouverais la bonne idée de copier sur ce poste, on se parlera à la rentrée

Posté par
ravinator
re : Dm factorielle+suite 02-11-12 à 14:50

De rien =)
Bonne continuation à toi

Posté par
Lamaths
re : Dm factorielle+suite 04-11-12 à 15:06

Bonjour , c'est bête , mais pour ma part je bloque pour les premières questions avec l'algorithme...Je ne comprends pas " pour i variant de 1 à N " car si on prend N=2 , i varie donc entre 1 et 2 et on ne peut pas savoir le resultat pour P ?

Posté par
ravinator
re : Dm factorielle+suite 04-11-12 à 15:13

Bonjour à toi
Je ne comprends pas bien ta question
si N = 2 , alors i prend la valeur 1, puis la valeur 2

Initialement P = 1

i = 1

P := P * 1
Donc P = 1

i = 2

P:= P*2
Donc P = 2

i = N donc fin
Renvoi P = 2

Posté par
Lamaths
re : Dm factorielle+suite 04-11-12 à 15:29

Ah d'accord , merci bcp , c'est que je ne comprends pas trop le but de cet algorithme si i=N ..

Posté par
ravinator
re : Dm factorielle+suite 04-11-12 à 15:30

Ben c'est de multiplier la valeur courante de P par N
On défini en fait la factorielle
N! = 1*2*3*...*(N-1)*N
Il faut donc que notre i parcourt les valeurs de 1 jusqu'à N inclus

Posté par
Lamaths
re : Dm factorielle+suite 04-11-12 à 15:39

D'accord. Merci de m'avoir aidé pour cela , bonne fin d'après-midi.

Posté par
ravinator
re : Dm factorielle+suite 04-11-12 à 15:42

De rien
Bonne aprem à toi aussi



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