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Niveau Maths sup
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Limite de suite

Posté par
matheux14
18-10-21 à 00:16

Bonsoir,

On considère deux suites (u_n)_{n \in \N} et (v_n)_{n \in \N} et définies par : u_n = \sum ^n _{k=0} \dfrac{1}{k!}  et   v_n = u_n + \dfrac{1}{n!}

1. Montrer que (un)n∈N est strictement croissante et que (vn)n∈N est strictement décroissante à partir d'un certain rang.

2. En déduire que (un)n∈N et (vn)n∈N converge vers une même limite l.

3. Montrer que cette limite est irrationnelle.

Pour 1) j'ai essayé de voir le signe de u_{n+1}-u_n =  \left(\sum ^{n+1} _{k=0} \dfrac{1}{k!}\right)- \left(\sum ^n _{k=0} \dfrac{1}{k!}\right) mais il me semble bien qu'à un certain rang ; u_{n+1}-u_n >0 et lorsque n tend vers l'infinis u_{n+1}-u_n <  0 et aussi j'ai remarqué que u_n = e lorsque n tend vers l'infini.

Posté par
Zormuche
re : Limite de suite 18-10-21 à 00:29

Bonsoir

Tu peux écrire :  u_n = \sum_{k=0}^{n+1} \frac{1}{k!} = \sum_{k=0}^n \frac{1}{k!}+\frac{1}{(n+1)!}

Posté par
Zormuche
re : Limite de suite 18-10-21 à 00:29

u_{n+1}-u_n  est toujours strictement positif

Posté par
matheux14
re : Limite de suite 18-10-21 à 00:55

D'accord ;

Pour vn ; on a v_{n+1}-v_n  =\left( \sum_{k=0}^{n+1} \frac{1}{k!} +\dfrac{1}{(n+1)!}\right)-\left(\sum_{k=0}^{n} \frac{1}{k!} +\dfrac{1}{n!} \right)= \sum_{k=0}^{n} \frac{1}{k!} +\dfrac{2}{(n+1)!}-\sum_{k=0}^{n} \frac{1}{k!} -\dfrac{1}{n!}=\dfrac{2}{(n+1)!}-\dfrac{1}{n!}

Comment montrer que \dfrac{2}{(n+1)!}-\dfrac{1}{n!} \le 0 ?

Posté par
Zormuche
re : Limite de suite 18-10-21 à 01:28

Mets tout au même dénominateur

Posté par
matheux14
re : Limite de suite 18-10-21 à 01:41

\dfrac{2}{(n+1)!}-\dfrac{1}{n!} = \dfrac{2(n)!-(n+1)!}{n!(n+1)!}

Posté par
bernardo314
re : Limite de suite 18-10-21 à 01:44

il y  a plus simple  :   tu n'as pas un multiple commun entre  n!  et (n+1)! ?

Posté par
matheux14
re : Limite de suite 18-10-21 à 13:32

Oui j'avais vu.

2) Je dois montrer que ces deux suites sont équivalentes.

J'ai trois méthodes dans mon cours :

1) Montrer que \dfrac{u_n}{v_n}~    {\to}    1 \\      {n \to + \infty}}

2) À partir d'un certain rang, u_n = (1+\epsilon _n) v_n avec  \epsilon _n~    {\to}    0 \\      {n \to + \infty}}

3) À partie d'un certain rang, u_n=v_n+\epsilon _n avec \epsilon _n =~~ ~~ o~~ ~~(v_n) \\      n \to +\infty

Quelle méthode est mieux ici ?

Posté par
Zormuche
re : Limite de suite 18-10-21 à 13:54

Tu dois simplement montrer qu'elles ont la même limite, non ? (deux suites qui ont la même limite finie sont équivalentes, par ailleurs)

Il y a un théorème du cours qui permet de le justifier. Comment sont u et v ?

Posté par
bernardo314
re : Limite de suite 18-10-21 à 14:01

Il est bien sûr faux que "deux suites ayant la même limite finie sont équivalentes"  ....   lol    (sauf si  cette limite est non nulle).

Maintenant je crois que tu as des critères de convergence de suites assez simple à appliquer

Posté par
Zormuche
re : Limite de suite 18-10-21 à 14:02

oui, j'ai oublié le 0... je voulais dire non nulle bien sûr

Posté par
matheux14
re : Limite de suite 18-10-21 à 14:03

Zormuche u et v sont adjacentes

Posté par
Zormuche
re : Limite de suite 18-10-21 à 14:05

Oui, pourquoi ? et donc ?

Posté par
matheux14
re : Limite de suite 18-10-21 à 14:13

Donc \lim (u_n - v_n) = 0 \Rightarrow \lim (u_n) =\lim ( v_n)=l

Posté par
matheux14
re : Limite de suite 18-10-21 à 14:15

un et vn sont convergentes et convergent vers la même limite l

Posté par
matheux14
re : Limite de suite 18-10-21 à 14:25

matheux14 @ 18-10-2021 à 14:13

Donc {\red{\lim (u_n - v_n) = 0}} \Rightarrow \lim (u_n) =\lim ( v_n)=l


(un)n∈N étant strictement croissante et  (vn)n∈N étant strictement décroissante. Le calcul en rouge m'a permis de conclure que les deux suites sont adjacentes.

Posté par
matheux14
re : Limite de suite 18-10-21 à 18:23

Pour la question 3)

Citation :
et aussi j'ai remarqué que u_n = e lorsque n tend vers l'infini.

Posté par
bernardo314
re : Limite de suite 18-10-21 à 19:17

on ne peut pas écrire d'égalité, c'est une limite

Posté par
matheux14
re : Limite de suite 18-10-21 à 19:23

Dans ce cas comment faire ?

Posté par
bernardo314
re : Limite de suite 18-10-21 à 22:19

Par l'absurde,   e   est par définition la limite de ces suites , tu supposes que  e = a/b    quotient d'entiers premiers entre eux , ensuite tu multiplie par   b  , en écrivant  e  =  somme de tous les termes tu vas avoir   a   qui est entier =   un entier + un reste  si tu prouve que le reste est  < 1  (positif non nul) alors c'est gagné.

Posté par
matheux14
re : Limite de suite 18-10-21 à 22:25

D'accord mais est ce que je ne devrait pas montrer que cette somme est égale à e ?

Posté par
bernardo314
re : Limite de suite 18-10-21 à 22:30

non ...ce n'est pas demandé et pour moi c'est une définition de  e  ..que tu peux définir autrement ..sinon je ne connais pas d'autre moyen simple de prouver que   e  est irrationnel

Posté par
Razes
re : Limite de suite 19-10-21 à 13:03

matheux14 @ 18-10-2021 à 01:41

\dfrac{2}{(n+1)!}-\dfrac{1}{n!} = \dfrac{2(n)!-(n+1)!}{n!(n+1)!}


\dfrac{1}{n!} =\dfrac{n+1}{(n+1)!}



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