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récurrence et exponentielle

Posté par
terminale2
11-09-22 à 17:14

Bonjour pourriez vous m'aider pour cet exercice de maths s'il vous plaît je n'y arrive pas en particulier pour la question 3)b)
Merci d'avance !

f est la fonction définie sur ]0 ; +l'infini[ par f(x)=(e^-x)/x
On considère la suite (un) définie pour tout entier naturel n par
u0=1
un+1=f(un)

Dans le repère ci-dessous, on a tracé la représentation graphique de la fonction f et la droite d'équation y=x
1) a) Sans les calculer, représenter sur l'axe des abscisses les quatre premiers termes de cette suite.
b) Que peut-on conjecturer sur les variations de la suite (un) ?
2) a) Déterminer le tableau de variations de f.
b) Démonter par récurrence que pour tout entier naturel n, un>0
3) a) Etablir les deux inégalités : u2 > u0 et u3 < u1.
b) En déduire, par deux raisonnements par récurrence, les variations des suites :
- (u2n), autrement dit la suite constituée des termes de rang pair ;
- (u2n+1), autrement dit la suite constituée des termes de rang impair

récurrence et exponentielle

Posté par
carpediem
re : récurrence et exponentielle 11-09-22 à 17:43

salut

note que déjà pour te donner une idée tu pourrais rentrer cette suite dans la calculatrice pour voir ...

que ce soit pour le suite des rangs pairs ou des la suite des rangs impairs c'est le même principe :

tu veux déterminer le signe de u_{m + 2} - u_m lorsque m = 2n (rang pair) ou lorsque m = 2n + 1 (rang impair)

il te faut donc calculer cette différence ...

Posté par
terminale2
re : récurrence et exponentielle 11-09-22 à 17:56

je dois calculer um+2 - um ? puis étudier le signe ?

Posté par
terminale2
re : récurrence et exponentielle 11-09-22 à 18:01

j'ai conjecturé que la suite était croissante pour les rangs pairs et décroissante pour les impaires mais je ne sais pas par ou je dois commencer pour le prouver

Posté par
carpediem
re : récurrence et exponentielle 11-09-22 à 18:20

par récurrence évidemment !!

la question 3a/ te donne ...?

il ne te reste donc plus que ... ? en calculant ce que je te demande de calculer ...

Posté par
terminale2
re : récurrence et exponentielle 11-09-22 à 18:38

3a) 1,88>1 donc u2>uo
0,08<0,37 donc u3<u1

3b)Propriété: la suite constituée de termes de rang pairs est croissante
-Initialisation: u2>u0 la propriété est vraie pour n=0
-Hérédité: Supposons qu'il existe un rang k tel que la suite (u2k) est croissante soit tel que u2k>uk. Nous allons montrer que u2k+2<u2k

Le raisonnement jusque là est juste ?

Posté par
terminale2
re : récurrence et exponentielle 11-09-22 à 18:44

u2k>uk
<=>f(u2k)>f(uk)
<=>(e^-u2k)/u2k>(e^-uk)/uk
....
....
....
<=>u2k+2>u2k (je ne vois pas comment je pourrais arriver a ce résultat)

Posté par
carpediem
re : récurrence et exponentielle 11-09-22 à 18:57

non ta propriété d'hérédité ne va pas :

l'hypothèse de récurrence est : P(n)  :  u_{2n + *} \square u_{2n + **} ou à la place du carré tu mets ou suivant la parité des rangs que tu traites

et 0 ou 1 à la place de ** et 2 ou 3 à la place de **  à nouveau suivant la parité traitée ...

Posté par
terminale2
re : récurrence et exponentielle 11-09-22 à 19:07

Du coup je pars de
u2n+2>u2n
<=>f(u2n+2)>f(u2n)
<=>(e^-2n+2)/x>(e^-2n)/x

Mais comment je simplifie après ?

Posté par
carpediem
re : récurrence et exponentielle 11-09-22 à 19:14

dans tous les cas il te faut calculer f(u_n) $ puis $ f(u_{n + 1}) $ puis $ f(u_{n + 2})

donc commence par calculer f(x) puis f[f(x)] et ensuite f[f(x)] - x ... en réduisant et factorisant !!

ensuite on pourra regarder l'hypothèse de récurrence ...

Posté par
terminale2
re : récurrence et exponentielle 11-09-22 à 19:19

f(x)=1/xe^x
f(f(x)=f(x) se retrouve dans la puissance de l'exponentielle mais comment je suis censé réduire ou factoriser après ?

Posté par
carpediem
re : récurrence et exponentielle 11-09-22 à 19:53

f(x) = 1/[x e^x]

f(f(x)) est faux ...

Posté par
terminale2
re : récurrence et exponentielle 11-09-22 à 19:58

f(f(x))=xe^x/e^(1/xe^x)?

Posté par
carpediem
re : récurrence et exponentielle 11-09-22 à 20:24

f(x) = \dfrac 1 {x e^x} = y
 \\ 
 \\ f(f(x)) = f(y) = \dfrac 1 {y e^y} = ...

Posté par
terminale2
re : récurrence et exponentielle 11-09-22 à 20:36

f(f(x))-x=(1/ye^y)-x ?

Posté par
carpediem
re : récurrence et exponentielle 11-09-22 à 20:47

ben il faudrait peut-être remplacé y !!!

Posté par
carpediem
re : récurrence et exponentielle 11-09-22 à 20:53

f(f(x)) = \dfrac 1 {f(x) e^{f(x)}} = \dfrac {xe^x} {e^{\frac 1 {x e^x}}}

Posté par
terminale2
re : récurrence et exponentielle 11-09-22 à 20:54



f(f(x))=1/(1/xe^x)e^(1/xe^x)

Posté par
terminale2
re : récurrence et exponentielle 11-09-22 à 20:57

f(f(x))-x=(xe^x-xe^(1/xe^x))/e^(1/xe^x)?

Posté par
carpediem
re : récurrence et exponentielle 12-09-22 à 18:25

ouais ça me semble convenable ...

tu peux alors factoriser par x le numérateur puis déterminer le signe de  cette différence ... mais ça me semble bien compliqué à travailler ...


je te propose deux autres méthodes qui utilisent les variations de f (décroissance)... plus puissamment !!


première méthode :  en traitant les rangs pairs

d'après ta conjecture de 18h01 : la suite des rangs pairs est croissante d'où la proposition  P(n)  :  u_n \le u_{n + 2}

initialisation : voir 3a/ donc P(0) est vraie

hérédité : supposons P(n) vraie pour un entier n ; donc :  u_n \le u_{n + 2}

on compose par f décroissante donc u_{n + 1} = f(u_n) \ge u_{n + 3} = f(u_{n + 2})           à écrire de façon moins condensée : on ne mélange pas égalité et inégalité

on compose par f décroissante donc u_{n + 2} = f(u_{n + 1}) \le u_{n + 4} = f(u_{n + 3})       idem

donc P(n + 2) est vraie et la propriété est héréditaire

je te laisse traiter le ces des rangs impairs



mais bon on peut faire beaucoup mieux car comme tu le vois ça ne dépend pas de la parité de n mais du fait qu'on va de deux en deux  donc :


deuxième méthode :


1/ je montre l'hérédité de la proposition P(n) : un + 2 et un + 4 sont dans le même ordre que un et un + 2

2/ je conclus avec l'initialisation : voir 3a/


PS : tu as un exemple où il est fondamental de traiter l'hérédité avant l'initialisation avec la bonne propriété   (pour ne pas faire deux fois le même travail !!)

PPS : pour ma part j'ai toujours traiter l'hérédité (qui est l'essence du raisonnement par récurrence) avant l'initialisation (qui est une trivialité)

PPPS :je t'invite à noter sur ta copie que tu t'es fait aidé ... par honnêteté intellectuelle ...



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