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Raisonnement par récurrence

Posté par
Kamichi
29-12-23 à 19:43

Bonjour,

J'ai besoin d'aide sur une question de raisonnement par récurrence.
Je résume le sujet et mes réponses:
(Un) est une suite définie par: U(0)=1,2 et pour tout entier n, U(n+1)=f(U(n)), où f est la fonction définie sur R par:
f(x)=-x²+4x-2.
1) Etudier les variations de f sur R.
J'ai trouvé que f est croissante de ]-00;2] et décroissante de [2;+00[ avec limite de f en -00 = limite de f en +00 = -00 et f(2)=2
2) Démontrer par récurrence que (Un) est croissante et majorée par 2.
On a Pn: ''U(n)<U(n+1)<2 pour tout n"
Initialisation:
U(0) = 1,2 et U(1)= 1,36 donc P(0) vraie
Hérédité:
C'est là où je bloque:
L'hypothèse de récurrence est: U(k)<U(k+1)<2
Dois-je faire une étude de cas: sur ]-00;2] puis sur [2;+00[ car f change de variations?
Sur ]-00;2] comme f est croissante alors
f(U(k))<f(U(k+1))<f(2) donc U(k+1)<U(k+2)<2 donc P(k+1) vraie
Mais sur [2; +00[ f est décroissante. Si je fais la même chose que ci-dessus, les inégalités changent de sens et je ne peux donc pas montrer que P(k+1) est vraie.

Comment faire?
Merci d'avance

Posté par
carpediem
re : Raisonnement par récurrence 29-12-23 à 20:06

salut

tout d'abord remarquer que f(x) = 2 - (x - 2)^2

donc évidemment pour tout réel x : f(x) \le 2   \red (*)


commençons par la majoration par 2 qui est immédiate  et ne nécessite pas de récurrence puisque :u_{n + 1} = f(u_n) \Longrightarrow u_{n + 1} \le 2 d'après (*)

et évidemment u_0 = 1,2 \Longrightarrow u_0 \le 2

pour le sens de variation on te le donne donc soit P(n) la proposition : u_n \le u_{n + 1}

f(u_{n + 1} - f(u_n) = (u_n - 2)^2 - (u_{n + 1} - 2)^2 = (u_n - u_{n + 1}) (u_n - 2 + u_{n + 1} - 2)

on peut donc conclure ... ce que je te laisse faire proprement !!

Posté par
carpediem
re : Raisonnement par récurrence 29-12-23 à 20:10

en fait ce que tu as fait est correct :

Kamichi @ 29-12-2023 à 19:43

On a Pn: ''U(n)<U(n+1)<2 pour tout n"
Initialisation:  U(0) = 1,2 et U(1)= 1,36 donc P(0) vraie

Hérédité:
C'est là où je bloque:
L'hypothèse de récurrence est: U(k)<U(k+1)<2
Dois-je faire une étude de cas: sur ]-00;2] puis sur [2;+00[ car f change de variations? tu ne travailles que sur ]-oo, 2] !! et sur cet intervalle f est ... ?
Sur ]-00;2] comme f est croissante   comme tu le dis ici alors
f(U(k))<f(U(k+1))<f(2) donc U(k+1)<U(k+2)<2 donc P(k+1) vraie
Mais sur [2; +00[ f est décroissante. Si je fais la même chose que ci-dessus, les inégalités changent de sens et je ne peux donc pas montrer que P(k+1) est vraie.

Posté par
Kamichi
re : Raisonnement par récurrence 29-12-23 à 20:50

J'ai compris la 1ère méthode:
Comme U(n)<(U(n+1) (selon l'hypothèse de récurrence alors U(n)-U(n+1)<0 et comme U(n)<2 et  U(n+1)<2 alors U(n)+U(n+1)<4. On retranche 4, U(n)+U(n+1)-4<0 d'où le produit est positif donc U(n+2)-U(n+1)>0 donc U(n+1)<U(n+2)

Pour ma méthode, pourquoi je dois étudier que sur ]-00;2[?

Posté par
carpediem
re : Raisonnement par récurrence 29-12-23 à 21:01

ben parce que u_n est inférieur à 2 !!

Posté par
Kamichi
re : Raisonnement par récurrence 29-12-23 à 21:10

Mais avec cette méthode on ne le sait pas encore que U(n) est inférieur à 2 puisqu'on veut le montrer...?

Posté par
Kamichi
re : Raisonnement par récurrence 30-12-23 à 08:53

Qui peut me répondre pourquoi on fait la démonstration par récurrence que sur ]-00;2]? Sachant qu'on veut montrer que U(n)<U(n+1)<2 donc on ne sait pas si U(n) est inférieur à 2 pour l'instant...

Posté par
fabo34
re : Raisonnement par récurrence 30-12-23 à 10:59

Bonjour

Pour l'hérédité, tu supposes P(n) vraie, soit u_{n}<u_{n+1}<2
Sur cet intervalle, f est croissante, donc  f(u_{n})<f(u_{n+1})<f(2)
ce qui donne u_{n+1}<u_{n+2}<2, et ainsi  P(n+1) vraie

Posté par
carpediem
re : Raisonnement par récurrence 30-12-23 à 11:20

Kamichi @ 30-12-2023 à 08:53

Qui peut me répondre pourquoi on fait la démonstration par récurrence que sur ]-00;2]? voir à 21h01 !!

Sachant qu'on veut montrer que U(n)<U(n+1)<2 donc on ne sait pas si U(n) est inférieur à 2 pour l'instant... on le fait à part comme moi !!

Posté par
Kamichi
re : Raisonnement par récurrence 30-12-23 à 15:18

Ah d'accord, je viens de comprendre. En fait d'après l'hypothèse de récurrence U(n)<2 c'est pour ça qu'on étudie uniquement sur ]-00;2].
Merci de votre aide

Posté par
carpediem
re : Raisonnement par récurrence 30-12-23 à 18:02

de rien



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