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Niveau Maths sup
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Exercice - Suites

Posté par
puisea Posteur d'énigmes
16-12-06 à 11:48

Bonjour à tous, je viens vous voir pour quelques questions à propos d'un exercice sur les suites qui me pose quelques problèmes.

Soit \Large%20\theta un nombre réel. On considère la suite de terme général :

\Large%20u_n%20=%20sin(n\theta)

1. Démontrer que, quel que soit le réel \Large%20\theta, la suite de terme général

\Large%20S_n%20=%20\sum_{k=0}^n%20u_k

est bornée.


>> Je suis passé par la forme exponentielle pour transformer \Large%20S_n pour \Large%20\theta\in\mathbb{R}\backslash{2\Pi\mathbb{Z}. Et j'ai conclu en disant que c'était le rapport de deux suites bornées. Pour \Large%20\theta\in%202\Pi\mathbb{Z} on a \Large%20S_n=0.

2. On suppose que la suite u tend vers une limite non nulle.

2. a. Démontrer qu'il existe un réel \Large%20\alpha%20%3E%200 et un entier \Large%20N_0 tels que

\Large%20\forall%20n%20\ge%20N_0,  \Large |u_n|%20\ge%20\alpha


>> Pour ca pas de soucis.

2. b. En déduire que :

\Large \forall n \ge N_0  \Large \| \sum_{k=N_0}^n%20u_k \| \ge (n-N_0+1)\alpha

>> A partir du rang \Large N_0 tous les \Large u_k sont du même signe d'après la question précédente. Donc on peut passer la valeur absolue à l'intérieur et du coup la relation est plutot évidente puisque la somme comprend \Large n-N_0+1 termes et qu'au rang \Large N_0 la suite a pour valeur \Large \alpha. De plus pour tous les rangs supérieur, on a \Large u_k \ge \alpha.

2. c. Que peut-on en conclure sur la limite éventuelle de la suite u ?

On a vu que \Large S_n est bornée, or en valeur absolue elle majore un terme qui tend vers l'infini avec n. Que peut-on conclure de plus ?

3. On suppose que la suite extraite de terme général

\Large v_n=u_{2^n}

est convergente.

3. a. Quelle est la limite de v ?


>> Help !

3. b. Démontrer que pour tout \Large n\in\mathbb{N}

\Large v_{n+1}=2cos(2^n\theta)v_n


>> Pas de soucis.

3. c. Démontrer qu'il existe un entier naturel \Large N_1 tel que

\Large \forall n \ge N_1  \Large |v_{n+1}| \ge \frac{3}{2}|v_n|


>> Help !

3. d. En déduire que \Large v_{N_1}=0.

>> Help !

4. Démontrer que la suite u est convergente si, et seulement si, elle est constante.

>> Help !

_____________________________________________

Voila pour cet exercice

Merci par avance de votre aide.

@+

Posté par
disdrometre
re : Exercice - Suites 16-12-06 à 12:28

bonjour,

si u admet une limite L, toutes suites extraites de u admettent L comme limite.

D.

Posté par
puisea Posteur d'énigmes
re : Exercice - Suites 16-12-06 à 12:31

Bonjour disdrometre et merci de te pencher sur mon problème.

Je suppose que ta remarque concerne la limite de la suite v. Seulement quelle est la limite de u ?

Posté par
disdrometre
re : Exercice - Suites 16-12-06 à 12:46

le début du 2. précise que l'on admet que u a une limite ( sans donner sa valeur..)

je pense que le but de l'exercice d'admettre que u a une limite L, et de prouver par l'absurde que si on extrait
une sous-suite v de u on trouve une contradiction ( si L est non nul )

D.

Posté par
puisea Posteur d'énigmes
re : Exercice - Suites 16-12-06 à 12:48

Oui je pense de même, mais je ne vois pas comment déterminer la limite de la suite v pour autant ?

^o)

Posté par
puisea Posteur d'énigmes
re : Exercice - Suites 16-12-06 à 13:42

Un petit up pour faire remonter le topic.

Posté par
disdrometre
re : Exercice - Suites 16-12-06 à 13:48

après une pause déjeuner, je me suis rendu compte que le 2 c) montre que
la limite de u si elle existe de elle doit être nulle.

que penses-tu de ma conclusion du 2c/

D.

Posté par
puisea Posteur d'énigmes
re : Exercice - Suites 16-12-06 à 13:53

Effectivement, dans un exercice de kholle j'avais eu cette démonstration à faire, que si u converge c'est forcément vers 0. Donc on peut aboutir à cette conclusion sur la 2.c.

Et donc du coup la limite de v est 0, car c'est une sous-suite extraite d'une suite qui converge vers 0.

Merci pour cette aide sur ces questions disdrometre

Je me penche maintenant sur la 3.c.

Posté par
puisea Posteur d'énigmes
re : Exercice - Suites 16-12-06 à 14:27

Si on admet la 3.c. il est plutot facile de conclure pour la 3.d.

Mais je ne vois pas trop où commencer pour démontrer la 3.c.

Posté par
puisea Posteur d'énigmes
re : Exercice - Suites 16-12-06 à 15:09

On sait que la suite u (mais aussi v) converge vers 0. Il est donc démontrable que la suite de terme général

\Large cos(n\theta)

converge vers 1.

Or \Large cos(2^n\theta) est une suite sous suite extraite, donc elle converge aussi vers 1. En réutilisant la même méthode que lors de la question 2.a. et en réutilisant le résultat de la 3.b. Je peux donc dire qu'il existe \Large N_1 et un réel \Large \alpha tel que :

\Large%20\forall%20n%20\ge%20N_1,  \Large%20|v_{n+1}|%20\ge%202\alpha|v_n|

En prenant \Large \alpha=\frac{3}{4} qui est inférieur à la limite de la suite donnée plus haut (de limite 1), on arrive bien à :

\Large%20|v_{n+1}|%20\ge%20\frac{3}{2}|v_n|

Est-ce que ce raisonnement est correct ?

Qu'en est-il pour la question 4 ?

Merci.

Posté par
puisea Posteur d'énigmes
re : Exercice - Suites 16-12-06 à 15:55

Un petit up

Posté par
disdrometre
re : Exercice - Suites 16-12-06 à 17:02

re,

OK pour la méthode, cos(nt) peut aussi tendre vers -1.

au niveau de la rédaction, je dirais que |cos(nt)| tend vers 1.

sinon pour le 4)

u converge si sa limite est 0 et mais la seule possibilité d'une telle suite est
un=0  pour tout n, ( je viens d'avoir cette idée, à toi de vérifier !!!)

D.  

Posté par
puisea Posteur d'énigmes
re : Exercice - Suites 16-12-06 à 17:18

Je vais travailler là-dessus, je pense avoir matière à travailler suffisamment pour arriver à mes fins

Merci à toi disdrometre pour ton aide tout au long de cet exo

Posté par
disdrometre
re : Exercice - Suites 16-12-06 à 17:20

je t'en prie

D.



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