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Niveau Préparation CRPE
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les suites

Posté par
bouchaib
05-10-23 à 13:55

Bonjour,
    exercice :      on considère la suite numérique suivante,  
        
      \left\lbrace\begin{matrix}u_{0}=1/3 & \\ u_{n+1} =\frac{2u_{n}}{1+u^{2}_{n}}& \end{matrix}\right.

      a-  montrer que pour tout n de N 1-un<0,

          b- montrer que (un[sub]) est croissante,

          c.- conclure que (u[sub]n
) est convergent.

   Réponse :  
           a-par recurrence on arrive à montrer que cette proposition est vraie.


      b-   montrons qu'elle est croissante :  
                 on a     un<1
                                un+1<1
                donc -un >-1  et -un+1>-1
      -un  - (-un+1)>0 donc  un+1-un>0
donc la suite (un) est croissante .
  
     c.   (un) est majorée par 1 et croissante, on en conclut que (un) est convergente.

     Remarque   si on  opte par la méthode classique  c'est à dire j'aurais  u_{n+1}-u_{n}= \frac{u_{n}(1-u_{n}^{2})}{1+u^{2}_{n}} je ne peux savoir le signe de  un, alors que le signe de 1-u2n<0 et le dénominateur de ce rapport est positif donc je ne peux affirmer le signe du rapport par cette méthode classique  et j'ai opté par celle donnée en b.
  Merci par avance.

Posté par
malou Webmaster
re : les suites 05-10-23 à 14:26

Bonjour

petit dépannage en passant

on ne voit pas ton raisonnement par récurrence, dangereux ça...car dès la 1re ligne de la question 2, c'est faux
pourquoi dis-tu que un < 1?

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : les suites 05-10-23 à 14:46

Bonjour,
Gros dépannage :
L'énoncé du a) est mal recopié : c'est 1-un > 0.
Et récurrence superflue pour le démontrer.

Quel est le raisonnement ici :

Citation :
-un >-1 et -un+1>-1
-un - (-un+1)>0

Posté par
ThierryPoma
re : les suites 05-10-23 à 14:49

Bonjour
Quel que soit n entier naturel, nous avons :

u_{n+1}-u_n=\dfrac{2\,u_n}{1+u_n^2}-u_n=\dfrac{2\,u_n-u_n\,(1+u_n^2)}{1+u_n^2}=\dfrac{u_n-u_n^3}{1+u_n^2}=\dfrac{u_n\,(1+u_n)\,(1-u_n)}{1+u_n^2}

En vertu du point a., ne savons-nous pas que 1-u_n>0 quel que soit l'entier naturel n ? Il reste à justifier que u_n>0 quel que soit l'entier naturel n, le signe de 1+u_n s'en déduisant.

Posté par
bouchaib
re : les suites 05-10-23 à 16:41

bonjour,
a. pour montrer que 1-un>0, on recourt au raisonnement par récurrence :
      
    Initialisation : on a u0=1/3  et 1-(1/3)=2/3>0
  on suppose que pour n,  1-un>0 et montrons que 1-un+1>0 ,

           Hérédité :  on a   1-\frac{2u_{n}}{1+u^{2}_{n}}=\frac{(u_{n}-1)^{2}}{1+u^{2}_{n}}>0,
  donc d'après le principe de la recurrence  pour tout n on 1-un>0.
b. montrons que la suite (un) est croissante :
    u_{_{n+1}}-u_{n}=\frac{u_{n}.(1-u_{n).(1+u_{n})}}{1+u_{n}^{2}}.   le facteur (1-un)>0 d'après la réponse a le dénominateur est toujours positif reste à montrer le signe du produit un.(1+un).
  pour cela utilisons le raisonnement par récurrence pour montrer que un>0 :
      initialisation :   u0=1/3  donc  u0>0

     supposons que la proposition est vraie pour n,  un >0 et montrons qu'elle l'est pour un+1 :
    
   u_{n+1}=\frac{2.u_{_{n}}}{1+u_{n}^{2}}
     le numérateur est de signe positif car 2 est positif un>0 d'après l'hypothèse . et aussi le dénominateur. donc pour tout n de N on un>0,
  et par conséquent  1+un>0 d'où un+1-un>0,
conclusion la suite (un[sub]) est croissante.
c. Elle est  majorée par 1 et monotone donc (u[sub]n
) est une suite convergente.
   Merci par avance.
                

Posté par
carpediem
re : les suites 05-10-23 à 17:34

salut

pour a il n'y a pas besoin de raisonnement par récurrence :

pour tout réel x : 1 - \dfrac {2x}{1 + x^2} = \dfrac {(1 - x)^2} {1 + x^2} est positif

la récurrence n'intervient que pour la stricte positivité, ou encore que la suite ne prend pas la valeur 1 soit la non nullité du numérateur

Posté par
bouchaib
re : les suites 05-10-23 à 17:45

Merci
Et pour le reste ?

Posté par
carpediem
re : les suites 05-10-23 à 18:08

bouchaib @ 05-10-2023 à 16:41

     le numérateur est de signe positif
ceci ne veut rien dire :
le signe d'un nombre est + ou - et c'est un symbole et donc un nombre est positif ou est négatif

sinon le raisonnement est correct

monotone ne suffit pas il faut dire "monotone croissante" ou simplement "croissante

Posté par
bouchaib
re : les suites 05-10-23 à 20:16

Merci et bonne soirée  .

Posté par
carpediem
re : les suites 05-10-23 à 20:45

de rien et à toi aussi



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