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Suite 2Un<=Un-1 +Un+1

Posté par
Pyro96
01-11-23 à 20:39

Bonsoir,
Je suis tombe sur cet exercice en preparant a mon examen de maths, cependant je ne trouve pas la solution, l'enonce est le suivant:
Soit (Un) une suite bornee, verifiant la condition:
Pour tout n  \in  N:      2Un     \leq     Un-1   +    Un+1
Montrer que \lim_{+inf } U_{n+1}-U_{n} = 0
J' essaye de poser Vn tel que Vn+1 = Un+1 - Un, j'ai trouve que |Vn|     \leq        M-m (bornes de (Un)), cependant je ne sais pas comment continuer.

Posté par
hdci
re : Suite 2Un<=Un-1 +Un+1 01-11-23 à 20:59

Bonjour,

C'est une bonne idée d'identifier une seconde suite. J'aurais plutôt écrit v_n=u_{n+1}-u_n de sorte que v_0 existe, mais cela ne change pas grand chose.

En exploitant l'inégalité 2u_n<=u_{n-1}+u_{n+1}, peux-tu en déduire quelque chose d'intéressant pour la suite (v_n) ?

Posté par
Pyro96
re : Suite 2Un<=Un-1 +Un+1 01-11-23 à 21:06

je vois que U_{n}\leq \frac{U_{n-1} + U_{n+1}}{2} ce qui me rappelle une suite arithmetique en cas d'egalite, cela me rappelle aussi certaines inegalites que j'etudais pour les olympiades, mais pas grand chose d'autre

Posté par
hdci
re : Suite 2Un<=Un-1 +Un+1 01-11-23 à 21:17

Non, ici il faut trouver ce que l'inégalité a comme impact pour la nouvelle suite (v_n).

Fais en sorte de faire apparaître des termes de la suite (v_n) dans l'inégalité.

Pour rappel, v_{n+1}=u_n-u_{n-1} avec ta définition.

Que faire pour que cela apparaisse dans 2u_n<=u_{n-1}+u_{n+1} ?

Posté par
Pyro96
re : Suite 2Un<=Un-1 +Un+1 01-11-23 à 21:18

On saura que Vn sera croissante n'est-ce pas?

Posté par
Pyro96
re : Suite 2Un<=Un-1 +Un+1 01-11-23 à 21:18

j'ai confondu Vn avec Un dans votre messaque precedant

Posté par
Pyro96
re : Suite 2Un<=Un-1 +Un+1 01-11-23 à 21:21

Car U_{n}-U_{n-1} \leq U_{n+1}- U_{n}

Posté par
hdci
re : Suite 2Un<=Un-1 +Un+1 01-11-23 à 21:21

Oui, la suite sera croissante.

Du coup... Que peut-on dire de l'existence d'une limite ?

Après quoi tu as plusieurs cas à étudier : soit la suite admet ue limite strictement négative (et tu pourra alors obtenir une contradiction sur (u_n)), soit elle a une limite strictement positive (là aussi tu obtiendra une contradiction), il ne reste plus que...

Posté par
Pyro96
re : Suite 2Un<=Un-1 +Un+1 01-11-23 à 21:23

On obtient que Vn est convergente, alors la limite existe, je ferai l'etude de cas

Posté par
hdci
re : Suite 2Un<=Un-1 +Un+1 01-11-23 à 21:30

Attention, "convergente" signifie " limite finie", la suite pourrait être croissante de limite infinie (mais cela ne change rien au trzitelent qui suivra)

Posté par
Pyro96
re : Suite 2Un<=Un-1 +Un+1 02-11-23 à 13:00

J'ai deja borne Vn, |Vn| <= M-m avec M et m bornes de Un

Posté par
hdci
re : Suite 2Un<=Un-1 +Un+1 02-11-23 à 13:39

C'est vrai mais cela ne sert pas ici. La seule chose qui sert c'est que (v_n) est une suite croissante.

Commençons par ce cas : supposons que (v_n) admette une limite strictement négative (appelons-à v avec v<0

Peux-tu trouver une relation entre u_n, u_{n+1 et v ?
(Indication : c'est une inégalité)

Posté par
Pyro96
re : Suite 2Un<=Un-1 +Un+1 02-11-23 à 17:02

on a a partir d'un certain rang N Un+1 - Un = V et V < 0 alors 2V < 0 alors Un+1 - Un + V < 0

Posté par
hdci
re : Suite 2Un<=Un-1 +Un+1 02-11-23 à 17:05

Si v est la limite, il se peut (et c'est même très fréquent) qu'aucun terme ne soit égal à la limite.

Mais puisque la suite (v_n) est croissante, qu'est-ce que je peux en déduire entre v_n et v (donc entre u_{n+1}-u_n et v) ?

Posté par
Pyro96
re : Suite 2Un<=Un-1 +Un+1 02-11-23 à 17:17

Je m'excuse mais je ne vois pas ou vous voulez en venir

Posté par
Pyro96
re : Suite 2Un<=Un-1 +Un+1 02-11-23 à 17:35

je n'ai trouve que Vn+1 +Vn < 0

Posté par
hdci
re : Suite 2Un<=Un-1 +Un+1 02-11-23 à 17:37

1) (v_n) est croissante et a pour limite v.

Est-ce qu'il est possible qu'à partir d'un certain rang v_n soit supérieur à v ?

2) Si on écrit v_n\leq v, en remplaçant par sa définition, comment compléter u_{n+1}<???

Posté par
Pyro96
re : Suite 2Un<=Un-1 +Un+1 04-11-23 à 17:15

J'ai beau essayer je n'ai pas trouve la contradiction, Vn <= v alors Un - Un -1 <= v, et Un - Un-1 <= lim Un+1 - Un

Posté par
Pyro96
re : Suite 2Un<=Un-1 +Un+1 04-11-23 à 17:16

ou Un+1 - Un <= lim Un+1 - Un selon la definition de Vn

Posté par
carpediem
re : Suite 2Un<=Un-1 +Un+1 04-11-23 à 19:31

salut

Pyro96 @ 01-11-2023 à 20:39

Soit (Un) une suite bornée, vérifiant la condition :
Pour tout n  \in  N:      2Un     \leq     U(n-1)   +    U(n+1) vraie pour n > 0 et pas pour tout n
Montrer que \lim_{+inf } U_{n+1}-U_{n} = 0
ensuite cette suite n'existe qu'à partir de la donnée des deux premiers termes u_0 $ et $ u_1

il me semble que ce résultat est faux :

\cancel{2u_0 \le 2 u_0}
 \\ 2u_1 \le u_0 + u_2
 \\ 2u_2 \le u_1 + u_3
 \\ 2u_3 \le u_2 + u_4
 \\  ....
 \\ 2u_{n - 2}\le u_{n - 3} + u_{n - 1}
 \\ 2u_{n - 1} \le u_{n - 2} + u_n
 \\ 2u_n \le u_{n - 1} + u_{n + 1}

en additionnant membre à membre (sans la première) on obtient :

2\sum_1^n u_k \le \sum_0^{n - 1} u_k + \sum_2^{n + 1} u_k \iff 2 \sum_1^n u_k \le \sum_1^n u_k + u_0 - u_n + \sum_1^n u_k - u_1 + u_{n + 1} \iff u_1 - u_0 \le u_{n + 1} - u_n

qui ne peut pas tendre vers 0 si u_0 = 2u_1 = 2 par exemple ... ou plus simplement si u_1 - u_0 > 0

ce me semble-t-il ...

Posté par
hdci
re : Suite 2Un<=Un-1 +Un+1 05-11-23 à 20:10

carpediem, il me semble que si u_1-u_0>0 alors la suite ne serait pas bornée...
Le fait que la suite soit bornée fait que (u_{n+1}-u_n) est également bornée orcette différence est croissante. Si sa limite était strictement positive, alors u_n n'est pas bornée... Idem si strictement négative...

(A moins qu'il y ait un truc que j'aie zappé...)

Posté par
hdci
re : Suite 2Un<=Un-1 +Un+1 05-11-23 à 20:11

Correction de français :

hdci @ 05-11-2023 à 20:10

Si sa limite était strictement positive, alors u_n ne serait pas bornée

Posté par
carpediem
re : Suite 2Un<=Un-1 +Un+1 05-11-23 à 20:54

merci de ton retour hdci car effectivement je n'ai pas utilisée la "bornitude" ensuite et je me doutais qu'il y avait un bug avec la suite du pb

je voulais (sa)voir ce qu'il en était ...



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