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partie entière de u(n)^2

Posté par
alb12
28-02-23 à 20:55

Salut,


 \\ $Soit la suite $u$ définie par $u_1=1$ et pour tout entier $n\geqslant1, u_{n+1}=\dfrac{u_n}{n}+\dfrac{n}{u_n}$
 \\ $1) Déterminer la partie entière de $u_n^2$
 \\ $2) Que se passe-t-il si on modifie le premier terme ? (question ouverte)$
 \\

Posté par
carpediem
re : partie entière de u(n)^2 01-03-23 à 13:10

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Posté par
Sylvieg Moderateur
re : partie entière de u(n)^2 01-03-23 à 13:47

Bonjour,
Je me suis permise de supprimer le premier message de carpediem qui était rectifié à 13h10.
J'en suis au même point...

Posté par
dpi
re : partie entière de u(n)^2 01-03-23 à 14:36

Bonjour,
J'ai du me tromper en trouvant n+1
exemple n=19--->20.5288

Posté par
carpediem
re : partie entière de u(n)^2 01-03-23 à 14:47

bon ... comme je partais d'une hypothèse fausse en permanence j'arrivais toujours à des faussetés !!!

j'arrive à prouver

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Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : partie entière de u(n)^2 06-03-23 à 15:31

carpediem \to

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Posté par
Imod
re : partie entière de u(n)^2 06-03-23 à 15:54

C'est immédiat en montrant que n<u_n^2<n+1 .

Imod

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : partie entière de u(n)^2 06-03-23 à 18:42

Imod \to

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Posté par
Imod
re : partie entière de u(n)^2 06-03-23 à 19:10

Pris d'un doute j'avais repris mon calcul . On arrive bien à u_{n+1}^2>n+1 mais u_{n+1}^2<n+2+\frac{n+1}{n^2} . Il faut peut-être affiner l'encadrement pour que pour que la récurrence marche .

Désolé

Imod

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : partie entière de u(n)^2 07-03-23 à 10:30

Bonjour,
Moi aussi je rame pour démontrer quelque chose

Posté par
Imod
re : partie entière de u(n)^2 07-03-23 à 11:25

Comme je n'aime pas les inégalités , j'ai essayé un autre angle .

On pose v_n=\dfrac{u_n}n et f(x) = x+\dfrac 1x alors v_{n+1}=f(v_n)

partie entière de u(n)^2

En observant la fonction f on voit bien que v_n converge vers n .

Imod

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : partie entière de u(n)^2 07-03-23 à 13:34

Une remarque :
Au 1), on n'a pas E((u_n)^2) = n dès le départ :
E((u_3)^2) = 4.

Posté par
Imod
re : partie entière de u(n)^2 07-03-23 à 16:06

Pour être plus explicite , en partant de 1 :

partie entière de u(n)^2

Imod

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : partie entière de u(n)^2 07-03-23 à 17:25

@Imod
Es-tu certain que vn+1 est égal à f(vn) ?

Posté par
Imod
re : partie entière de u(n)^2 07-03-23 à 18:52

Es-tu certain que vn+1 est égal à f(vn) ?

En fait je suis sûr du contraire et je vais arrêter de vous faire perdre votre temps , j'ai vraiment la tête ailleurs

Imod

Posté par
carpediem
re : partie entière de u(n)^2 07-03-23 à 18:57

rebonjour,

désolé j'étais un peu malade ... et j'ai jeté mes papiers mais je me rappelle qu'en encadrant effectivement u_{n + 1}^2 par récurrence alors :

l'un des cas est relativement "aisé" et il semble bien que ce soit la minoration comme Imod)

l'autre est un peu plus difficile et il faut creuser ... malheureusement j'ai jeté mes papiers mais j'ai souvenir que ça ne tenait pas dans la marge d'une feuille !!

j'essayerai de revoir cela ce we ... en espérant ne pas avoir fait d'erreur et dit des co...

Posté par
alb12
re : partie entière de u(n)^2 07-03-23 à 20:20

L'analogie avec les suites récurrentes pourrait s'avérer intéressante

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Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : partie entière de u(n)^2 07-03-23 à 21:30

Bonsoir

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Posté par
Sylvieg Moderateur
re : partie entière de u(n)^2 08-03-23 à 15:29

Une proposition, avec les indications de alb12, qui permet peut-être de démontrer n < un < (n+1) par récurrence :

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Je crois que ça coince quelque part
Mais je n'ai plus le temps de tout vérifier.
Je vous laisse le plaisir de continuer

Posté par
jandri Correcteur
re : partie entière de u(n)^2 08-03-23 à 21:42

Bonjour,

avec un petit programme je conjecture que la suite définie par v_n=n(u_n^2-n-\frac12) est telle que :

v_{2n} converge vers C_1\approx0.545 et v_{2n+1} converge vers C_2\approx0.705

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : partie entière de u(n)^2 09-03-23 à 07:57

Une grossière erreur sur un sens de variation...
Mais ça coince encore.
Je corrige quand même :

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Posté par
Sylvieg Moderateur
re : partie entière de u(n)^2 09-03-23 à 11:37

Finalement, je ne fais pas mieux que elhor_abdelali :

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Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : partie entière de u(n)^2 09-03-23 à 12:46

Oui Sylvieg c'est exactement ce que j'ai fait

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : partie entière de u(n)^2 09-03-23 à 19:33

Une autre petite information !

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Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : partie entière de u(n)^2 09-03-23 à 21:18

\bullet La suite (u_n) est strictement croissante à partir du rang 3. (il en va de même pour la suite (u_n^2))


\bullet Jusqu'ici on a prouvé que pour tout entier naturel n\geqslant3, la partie entière de u_n^2 est soit n soit n+1.


On est ainsi devant deux scénarios possibles :


- L'un des deux ensembles \{n~/~\lfloor u_n^2\rfloor=n\} et \{n~/~\lfloor u_n^2\rfloor=n+1\} est fini. (l'autre étant nécessairement infini)


- Chacun de ces deux ensembles est infini.


\bullet Si la conjecture de jandri est vraie l'ensemble \{n~/~\lfloor u_n^2\rfloor=n+1\} est fini


ce qui veut dire qu'à partir d'un certain rang la partie entière de u_n^2 est n. sauf erreur de ma part bien entendu

Posté par
alb12
re : partie entière de u(n)^2 10-03-23 à 09:54

Je n'ai pas réussi à démontrer la majoration par sqrt(n+2).
Je ne suis pas convaincu par la démo du corrigé. Et vous ?

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Posté par
carpediem
re : partie entière de u(n)^2 10-03-23 à 13:27

juste au passage :

en testant sur tableur alors par exemple pour u_1 = 100 la partie entière de u_n^2 peut même être n - 1

alb12 : quel corrigé ?

Posté par
carpediem
re : partie entière de u(n)^2 10-03-23 à 17:28

bon je suis un peu fatigué et je me contredis moi-même car la minoration par n s'obtient bien par récurrence ...

mais c'est tout de même étonnant qu'avec 6 décimales (au moins je pense) on puisse avoir un tel résultat avec un tableur ...

Posté par
alb12
re : partie entière de u(n)^2 10-03-23 à 18:32

Un programme.

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Posté par
Sylvieg Moderateur
re : partie entière de u(n)^2 11-03-23 à 11:37

Histoire de relancer
En fait, on s'intéresse plus à \; (un)2 \; qu'à \; un .
Donc autant faire des programmes qui portent sur \; (un)2 .
Et aussi :
Avec \; vn = (un)2 , on a :
vn+1 = gn(vn) \;\; gn(x) = x/n2 + n2/x + 2.
La fonction \; gn \; est décroissante sur \; ]0;n2] .
Et \; n2/(n-1) \; est invariant par \; gn .

Posté par
LittleFox
re : partie entière de u(n)^2 13-03-23 à 15:26

Les constantes découvertes par jandri font partie d'une plus grande oscillation dont la partie la plus stable est en u1=1.

partie entière de u(n)^2

Avec w_n = n(v_n - n -\frac{1}{2}), v_n = u_n^2 et v_{n+1} = 2 + \frac{v_n}{n^2} + \frac{n^2}{v_n}

La formule de v_{n+1} vient de Sylvieg.

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : partie entière de u(n)^2 13-03-23 à 17:58

Bon, je me lance...
Avec vn = (un)2 et les notations qui vont avec dans mon message du 11 à 11h37.
bn+1 = gn(n) est utilisé dans 1).
En 2) est démontré (enfin, si je n'ai pas fait d'erreur) l'inégalité litigieuse du "corrigé".

1) Pour démontrer \; n < vn < bn \; par récurrence :
Si \; n < vn < bn \; alors \; gn(bn) < vn+1 < bn+1.
Or \; gn(bn) = bn = n+1 + 1/(n-1).
D'où \; n+1 < vn+1 < bn+1.

2) D'après 1), vn-1 < bn-1 . Donc \; vn > gn-1(bn-1)) .
Or \; gn-1(bn-1)) = bn-1 = n + 1/(n-2) .
D'où vn > n + 1/(n-2) .

3) Il reste à vérifier \; gn(n + 1/(n-2)) < n+2 .
Ce qui se fait, mais n'est pas très agréable.

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : partie entière de u(n)^2 16-03-23 à 08:35

Bonjour,
En l'absence de réactions, je propose une présentation que j'espère plus claire.
Merci de me signaler une erreur éventuelle.

Toujours avec \;vn = (un)2 .
gn(x) = x/n2 + n2/x + 2 . \; vn+1 = gn(vn) .
La fonction \; gn \; est décroissante sur \; ]0;n2] .
Avec \; bn = n+1 + 1/(n-1) = n2/(n-1) , on a \; gn(bn) = bn .
De plus \; gn(n) = bn+1 \; et \; bn-1 = n + 1/(n-2) .

Soit P(n) : bn-1 < vn < bn .
P(n) est équivalente à \; n + 1/(n-2) < vn < bn
Hérédité de P(n) :
Si \; n + 1/(n-2) < vn < bn \; alors \; n < vn < bn .
Donc \; gn(bn) < vn+1 < gn(n) .
D'où \; bn < vn+1 < bn+1 .

Il reste quand même à vérifier \; gn(n + 1/(n-2)) < n+2 .

Posté par
alb12
re : partie entière de u(n)^2 16-03-23 à 15:03

Désolé pour le retard
Voici la source de cet exercice
* Sylvieg > Lien modifié et remplacé par les images ci-dessous.  *

L'énoncé :
partie entière de u(n)^2

La solution :

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Posté par
lake
re : partie entière de u(n)^2 17-03-23 à 17:57

Bonjour,
La solution proposée où il est écrit dès le début ".. which will imply the claim" me paraît boiteuse.
C'est moi et mon anglais approximatif ou bien ?

Posté par
lake
re : partie entière de u(n)^2 17-03-23 à 18:02

Sans parler du n\geq 1 où l'égalité me semble suspecte.

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : partie entière de u(n)^2 17-03-23 à 23:46

Bonsoir


il me semble qu'on peut exposer d'une manière plus rigoureuse l'idée de la solution proposée.

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Posté par
dpi
re : partie entière de u(n)^2 18-03-23 à 08:26

Mon niveau ne m'aurait  pas permis de participer :cry
Mais qu'un énoncé aussi simple aboutisse à de tels développements
me sidère...
Bravo aux excellents participants.

Posté par
alb12
re : partie entière de u(n)^2 19-03-23 à 13:47

Merci à tous pour vos apports à ce sujet et tout particulièrement à Sylvieg pour sa ténacité et à elhor_abdelali pour la clarté de sa démonstration

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : partie entière de u(n)^2 19-03-23 à 18:49

C'était un plaisir alb12 merci à toi pour tes exercices intéressants

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : partie entière de u(n)^2 30-03-23 à 12:37

Bonjour,
@alb12,
Je trouve un peu dommage de laisser le lien que tu as donné le 16 mars avec tous ces beaux exercices qui pourraient être exploités ici.
Que penserais-tu de ne laisser que l' image de l'énoncé dont il est question ici, accompagné de l'image de la solution donnée ?

Posté par
alb12
re : partie entière de u(n)^2 30-03-23 à 14:13

Oui bien sûr j'avais hésité à donner le lien
Tu peux modifier le message du 16 mars

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : partie entière de u(n)^2 30-03-23 à 21:28

C'est fait
J'ai trouvé plus correct de laisser un lien vers un site du créateur du pdf.

Posté par
alb12
re : partie entière de u(n)^2 02-04-23 à 11:56

En effet il faut rendre à Igor ce qui appartient à Igor



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