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Suite de Fibonacci Récurrence 2 - Variations - Limite

Posté par
YounesAzerty
30-10-14 à 11:17

Bonjour,

J'ai un exercice de maths sur la suite de Fibonacci, j'ai fait les 3 premières questions mais je bloque à la 4e donc si vous pouviez m'aider, ça ferait plaisir.

Exercice :

Dans cet exercice on va étudier la suite de Fibonacci.
La suite de Fibonacci est définie par ses deux premiers termes f0 = 1, f1 = 1 et par la relation de récurrence :
            n, fn+2 = fn+1 + fn
________________________________________________________________________________________________________________

1/ Démontrer par une récurrence d'ordre 2, que pour tout entier naturel n, fnn.

Ma réponse > Initialisation : f2 = fn+1 + fn = 1 + 1 = 2.
                              2 = n = 2
                              P(2) est vraie.

             Hérédité : Soit n
                        Supposons que P(n) est vraie c'est à dire que fnn et que        
                        P(n+1) est vraie, c'est à dire que fn+1n.
                        Montrons que P(n+2) est vraie, c'est à dire que fn+2n.

                         Sachant que fn+1 et fn sont supérieures ou égales
                        n, et que fn+2 = fn+1 + fn,
                        on a alors :
                        fn+2n.

                        P(n+2) est vraie, la propriété est héréditaire.

              Conclusion : On a démontré par une récurrence d'ordre 2 que n, fnn.
________________________________________________________________________________________________________________

2/ En déduire le comportement à l'infini de (fn)

Ma réponse > Soit (fn)= f(x)
             On a alors f(x) = (x-1)+(x-2) = 2x-3
             On étudie la fonction dérivée de f(x), soit f'(x).
            
             f'(x) = 2
             2 > 0
             Ainsi f(x) est croissante sur [0;+)
             Sachant que f(x) = fn, (fn) est croissante n.
_________________________________________________________________________________________________________________

3/ On pose, pour tout n, wn = fn+1/fn.

     a) Démontrer que pour tout n , wn+1 = 1+1/wn.

     Ma réponse > On a wn = fn+1/fn
                  Ainsi, wn+1 = fn+2/fn+1
                                         = fn+1+fn/fn+1
                                         [fn+1/fn+1] + fn/f[/sub]n+1
                  Or, w[sub]n
= fn+1/fn
                  Donc fn/fn+1 est l'inverse de wn, soit 1/wn.

                  Au final, on a alors : wn+1 = 1 + 1/wn.
_________________________________________________________________________________________________________________

Et à partir de là je bloque un peu.

      b) Soit la solution positive de l'équation x = 1 + 1/x
         Calculer .

Ma réponse : On a x = 1+1/x x-1-1/x = 0
             On multiplie l'équation par x, on obtient : x² - x - 1 = 0
             On utilise alors le discriminatoire :
             = b² - 4ac = 1 + 4 = 5
             Il y a donc deux solutions à l'équation, mais une seule est positive :
             = [1 + 5]/2

             Ce nombre correspond au nombre d'or.
_________________________________________________________________________________________________________________
          
       c) Démontrer par une récurrence simple, pour tout n que fn+1-fn = (-1)n+1/n+1

          Mais lorsque je calcule P(0) je trouve que la deuxième partie de l'égalité est l'inverse de la première, est-ce que c'est normal ?
_________________________________________________________________________________________________________________

       d) En déduire, pour tout n que wn - = (-1)n+1/fnn+1.
_________________________________________________________________________________________________________________

       e) En déduire la convergence de la suite (wn) en précisant sa limite.



Voilà, j'ai vraiment besoin d'aide svp.

Merci d'avance !
        

Posté par
YounesAzerty
re : Suite de Fibonacci Récurrence 2 - Variations - Limite 30-10-14 à 14:09

Je corrige :

d) En déduire, pour tout n que wn - = (-1)n+1/fnn+1.

Posté par
cailloux Correcteur
re : Suite de Fibonacci Récurrence 2 - Variations - Limite 30-10-14 à 17:04

Bonjour,

1)Ta récurrence n' est pas correcte:

Initialisation: f_0=1\geq 0 et f_1=1\geq 1 donc P_0 et P_1 sont vraies.

Hérédité: on suppose que P_n et P_{n+1} sont vraies pour un certain rang n entier naturel fixé non nul.

C' est à dire f_n\geq n et f_{n+1}\geq n+1

Alors f_{n+2}=f_{n+1}+f_n\geq 2n+1\geq n+2 (puisque n \geq 1)

Et l' hérédité est prouvée.

Posté par
cailloux Correcteur
re : Suite de Fibonacci Récurrence 2 - Variations - Limite 30-10-14 à 17:35

2)Faux aussi:

f_n\geq n

Or \lim\limits_{n\to +\infty}n=+\infty

Donc avec les théorèmes de comparaison:

\lim\limits_{n\to +\infty}f_n=+\infty

3)a)w_{n+1}=\dfrac{f_{n+2}}{f_{n+1}}=\dfrac{f_{n+1}+f_n}{f_{n+1}}=1+\dfrac{f_n}{f_{n+1}}=1+\dfrac{1}{w_n}

3)b) Oui \varphi=\dfrac{1+\sqrt{5}}{2}

3)c)Initialisation:

On a bien f_1-\varphi\,f_0=1-\varphi=-\dfrac{1}{\varphi}=\dfrac{(-1)^1}{\varphi^1} et P_0 est vraie.

Hérédité: On suppose que f_{n+1}-\varphi\,f_n=\dfrac{(-1)^{n+1}}{\varphi^{n+1}} pour un certain rang n entier naturel fixé.

Alors:

f_{n+2}-\varphi\,f_{n+1}= f_{n+1}+f_n-\varphi\,f_{n+1}=f_{n+1}-\varphi\,f_n+\underbrace{(\varphi +1)}_{\varphi^2}\,f_n-\varphi\,f_{n+1}

f_{n+2}-\varphi\,f_{n+1}=f_{n+1}-\varphi\,f_n-\varphi\,(f_{n+1}-\varphi\,f_n)

f_{n+2}-\varphi\,f_{n+1}=\underbrace{(1-\varphi)}_{-\dfrac{1}{\varphi}}\,\underbrace{(f_{n+1}-\varphi\,f_n)}_{\dfrac{(-1)^{n+1}}{\varphi^{n+1}}}

f_{n+2}-\varphi\,f_{n+1}=\dfrac{(-1)^{n+2}}{\varphi^{n+2}}

Et l' hérédité est prouvée.

3)d) w_n-\varphi=\dfrac{f_{n+1}}{f_n}-\varphi=\dfrac{f_{n+1}-\varphi\,f_n}{f_n}

w_n-\varphi=\dfrac{(-1)^{n+1}}{f_n\,\varphi^{n+1}}

3)e) \lim\limits_{n\to +\infty}\dfrac{(-1)^{n+1}}{f_n\,\varphi^{n+1}}=0 puisque \lim\limits_{n\to +\infty}f_n=+\infty

Donc \lim\limits_{n\to +\infty}w_n=\varphi

Posté par
YounesAzerty
re : Suite de Fibonacci Récurrence 2 - Variations - Limite 30-10-14 à 18:46

Merci beaucoup de m'avoir corrigé !

Mais je n'ai pas bien compris les étapes du 3c et 3e...

Posté par
cailloux Correcteur
re : Suite de Fibonacci Récurrence 2 - Variations - Limite 30-10-14 à 19:02

Le 3)c) est une récurrence avec l' initialisation et l' hérédité; je n' ai pas écrit la 3ème étape: la conclusion.

Ce n' est que du calcul; il est assez détaillé; qu' est ce qui ne va pas ?

3)e) Je détaille un peu plus:

-\dfrac{1}{f_n\,\varphi^{n+1}}\leq \dfrac{(-1)^{n+1}}{f_n\,\varphi^{n+1}}\leq \dfrac{1}{f_n\,\varphi^{n+1}} (1)

Or \lim\limits_{n\to +\infty}f_n=+\infty

\varphi>1 donc \lim\limits_{n\to +\infty}\varphi ^{n+1}=+\infty

Du coup, \lim\limits_{n\to +\infty}f_n\,\varphi^{n+1}=+\infty et \lim\limits_{n\to +\infty}\dfrac{1}{f_n\,\varphi^{n+1}}=0

Les gendarmes dans (1) donnent \lim\limits_{n\to +\infty}\dfrac{(-1)^{n+1}}{f_n\,\varphi^{n+1}}=0

c' est à dire \lim\limits_{n\to +\infty}w_n-\varphi =0

d' où \lim\limits_{n\to +\infty}w_n=\varphi

Posté par
YounesAzerty
re : Suite de Fibonacci Récurrence 2 - Variations - Limite 30-10-14 à 19:35

3c) J'ai pas compris comment tu passes de 1 - à -1/ ?

    Et pourquoi fn+2 - fn = fn+1- fn+( + 1) fn - fn+1 ?

    Et aussi comment ça se fait que ( + 1) = 2 ?

Posté par
cailloux Correcteur
re : Suite de Fibonacci Récurrence 2 - Variations - Limite 30-10-14 à 20:32

Citation :
3c) J'ai pas compris comment tu passes de 1 - à -1/ ?


\varphi est solution de l' équation x=1+\dfrac{1}{x}

Autrement dit:

\varphi=1+\dfrac{1}{\varphi}

Donc 1-\varphi = -\dfrac{1}{\varphi}

Citation :
Et pourquoi fn+2 - fn = fn+1- fn+( + 1) fn - fn+1 ?


Ce n' est pas ce que j' ai écrit:

f_{n+2}-\varphi \,f_{n+1}=f_{n+1}+f_n-\varphi\,f_{n+1}

f_{n+2}-\varphi \,f_{n+1}=(1-\varphi)\,f_{n+1}+f_n-\varphi\,f_n+\varphi\,f_n en ajoutant et retranchant la même quantité \varphi\,f_n

f_{n+2}-\varphi \,f_{n+1}=(1-\varphi)\,f_{n+1}+(\varphi +1)\,f_n-\varphi\,f_n (1)

Or \varphi est solution de l' équation x=1+\dfrac{1}{x}

ou encore x^2-x-1=0

donc \varphi^2-\varphi-1=0 et \varphi +1=\varphi^2

Du coup, (1) devient:

f_{n+2}-\varphi \,f_{n+1}=(1-\varphi)\,f_{n+1}+\varphi^2\,f_n-\varphi\,f_n

f_{n+2}-\varphi \,f_{n+1}=(1-\varphi)\,f_{n+1}-\varphi\,(1-\varphi)\,f_n

f_{n+2}-\varphi \,f_{n+1}=(1-\varphi)\,(f_{n+1}-\varphi\,f_n)

Or 1-\varphi=-\dfrac{1}{\varphi} voir plus haut.

Donc f_{n+2}-\varphi \,f_{n+1}=-\dfrac{1}{\varphi}\times \dfrac{(-1)^{n+1}}{\varphi^{n+1}} avec l' hypothèse de récurrence.

f_{n+2}-\varphi \,f_{n+1}=-\dfrac{(-1)^{n+2}}{\varphi^{n+2}}

Posté par
YounesAzerty
re : Suite de Fibonacci Récurrence 2 - Variations - Limite 30-10-14 à 20:42

Maintenant ce que j'ai pas compris c'est le (1 - ) ?

Et le " - fn+1 " qui s'est transformé en " - fn + fn "

==> Je suppose que c'est une décomposition ?

Et pourquoi dans la troisième étape tu as rajouté un ( + 1) ?

(Désolé si je pose trop de questions bêtes)

Posté par
cailloux Correcteur
re : Suite de Fibonacci Récurrence 2 - Variations - Limite 30-10-14 à 20:48

Il n' y a que des factorisations.
Si tu ne piges pas, développe et réduis les seconds membres.

Posté par
YounesAzerty
re : Suite de Fibonacci Récurrence 2 - Variations - Limite 30-10-14 à 21:00

D'accord pas de soucis je vais essayer ça demain la journée m'a épuisé ^^

En tout cas merci beaucoup de ton aide !

Posté par
cailloux Correcteur
re : Suite de Fibonacci Récurrence 2 - Variations - Limite 30-10-14 à 21:02

De rien YounesAzerty

Posté par
YounesAzerty
re : Suite de Fibonacci Récurrence 2 - Variations - Limite 01-11-14 à 10:47

Bonjour,

A la fin de ta récurrence, tu as trouvé fn+2 - fn+1 = - ((-1)n+1/n+1)

Mais dans l'énoncé on nous demande de trouver le même résultat mais sans le (-)

Posté par
YounesAzerty
re : Suite de Fibonacci Récurrence 2 - Variations - Limite 01-11-14 à 11:04

Ahhh non c'est bon j'oubliais qu'on allait le multiplier par un nombre négatif aussi ^^

Posté par
cailloux Correcteur
re : Suite de Fibonacci Récurrence 2 - Variations - Limite 01-11-14 à 17:40



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