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suite + recurrence help!!

Posté par geppeto (invité) 27-09-04 à 18:46

Soit la suite U(n) definie sur par U(0)=0 et n , U(n+1)=2U(n)+3

g démontrer par rec que 0U(n)3 et ensuite que U est strict croissante.

voila sur ce quoi je blok:
2.a) Montrer que:n , 3-U(n+1)2/3(3-U(n))

b)En deduire par recurrence, que: ...,3-U(n)3(2/3)[sup][/sup]n

3.Deduire de ce qui précede que U converge et déterminer sa limite

Voila cet exercice est tiré d'un devoir maison a rendre pour mercredi matin contenant 3 exo.Ce sont les seuls questions sur lequel mon groupe blok.Merci d'avance

Posté par geppeto (invité)suite + recurrence : modification 2.b) 27-09-04 à 18:50

pour la question 2b) vous aurez compris que le n a la fin est en exposant
3(2/3)exposant n

voila c tout
dsl

Posté par
J-P Posteur d'énigmes
re : suite + recurrence help!! 28-09-04 à 11:59

2)
a)

U(n+1) = V(2U(n)+3)  avec V pour racine carrée.

3-U(n+1) <=? (2/3)(3-U(n))    (1)
3-U(n+1) <=? 2 - (2/3)U(n)
-U(n+1) <=? -1 - (2/3)U(n)
U(n+1) >=? 1+(2/3).U(n)
V(2U(n)+3) >=? 1+(2/3).U(n)
Les 2 membres de l'inéquation à démontrer sont positifs -> on peut éléver au carré sans changer le sens de l'inéquation.

2U(n)+3 >=? (1+(2/3).U(n))²
2U(n)+3 >=? 1+(4/9).(U(n))²+(4/3).U(n)
0 >=? (4/9).(U(n))² - (2/3)U(n) - 2
(4/9).(U(n))² - (2/3)U(n) - 2 <=? 0
4(U(n))² - 6U(n) - 18 <= 0
4(U(n) -3).(U(n) + (3/2) <=? 0   (2)

Donc démontrer (1) est équivalent à démontrer (2).

Or comme 0 <= U(n) <= 3, tableau de signes sur (2) -> (2) est réalisée.
Et donc (1) est réalisée.

On a alors démontré que 3-U(n+1) <= (2/3)(3-U(n))
-----
b)
Supposons que 3-U(n) <= 3.(2/3)^n soit vrai.
On a alors:
(2/3).(3-U(n)) <= (2/3).3.(2/3)^n
(2/3).(3-U(n)) <= 3.(2/3)^(n+1)

Or on a montré que 3-U(n+1) <= (2/3).(3-U(n)), on a donc :

3-U(n+1) <= 3.(2/3)^(n+1)
Mais ceci est l'expression 3-U(n) <= 3.(2/3)^n dans laquelle n a été remplacé par n+1.

On a donc montré que si l'expression 3-U(n) <= 3.(2/3)^n est vraie pour une certaine valeur de n, elle est encore vraie pour n+1.

Or 3-U(n) <= 3.(2/3)^n est vraie pour n = 0. (car 3-0 <= 3.(2/3)^0 -> 3 <= 3))

Comme 3-U(n) <= 3.(2/3)^n est vraie pour n = 0, elle est vraie pour n = 1.
Comme 3-U(n) <= 3.(2/3)^n est vraie pour n = 1, elle est vraie pour n = 2.
Et ainsi de proche en proche, 3-U(n) <= 3.(2/3)^n est vraie pour tout n de N.
---
3-U(n) <= 3.(2/3)^n
lim(n-> oo) [3-U(n)] <= lim(n->oo) [3.(2/3)^n]
lim(n-> oo) [3-U(n)] <= 0
lim(n-> oo) [-U(n)] <= -3
lim(n-> oo) [U(n)] >= 3

Or on sait 0 <= U(n)<= 3 (démontré au début) ->
lim(n-> oo) [U(n)] = 3
U(n) converge donc vers 3.
-----
Sauf distraction.  

Posté par
Belge-FDLE
Avec 14 heures de retard en raison de la coupure 28-09-04 à 12:29

Salut geppeto ,

Alors c'est parti, accroche-toi .
Tout d'abord, je réécris par quoi est définie ta suite car tu as oublié les parenthèse pour la racine carrée (pas étonnant après que certains n'arrivent pas à t'aider ). (Un) est définie par :

3$\rm~\{{u_0~=~0\\u_{n+1}~=~\sqrt{2u_n+3}}

Alors, entamons les questions qui te posent problème :

2)a) Montrons que pour tout \rm~n~\in~~\mathbb{N}, on a : \rm~3-u_{n+1}~\leq~~\frac{2}{3}(3-u_n).

Pour montrer cela, on va partir de la définition par récurrence de la suite (Un) :

\rm~u_{n+1}~=~\sqrt{2u_n+3}

Supprimons la racine carrée qui nous gêne en élevant les deux memebres au carré :

\rm~(u_{n+1})^2~=~2u_n+3

Ici en fait on se retrouve face à un autre problème . Certes, on a supprimé la racine carrée, mais on se retrouve avec (u_{n+1})^2 alors que c'est u_{n+1} seulement qui nous intéresse. On va être astucieux et faire disparaitre ce caré par une identité remarquable :

\rm~(u_{n+1})^2~=~2u_n+3
\rm~-(u_{n+1})^2~=~-2u_n-3
\rm~9-(u_{n+1})^2~=~9-~2u_n-3
\rm~(3-u_{n+1})(3+u_{n+1})~=~6-~2u_n
\rm~(3-u_{n+1})(3+u_{n+1})~=~2(3-~u_n)

Ça ressemble déjà plus à ce que l'on veut montrer n'est-ce pas ? Ici, il nous reste juste à faire apparaitre un "divisé par 3"à droite et à virer le (3+u_{n+1}). Pour ce, faire, on va utiliser ce que tu as démontrer plus tôt à savoir que pour tout \rm~n~\in~~\mathbb{N} : \rm~0~\leq~~u_n~\leq~~3.
On va procéder par encadrements. On a :

\rm~0~\leq~~u_{n+1}~\leq~~3 (car (n+1) est un entier naturel aussi)
d'où \rm~3~\leq~~3+u_{n+1}~\leq~~6

On peut à présent en revenir à notre démo :

\rm~(3-u_{n+1})(3+u_{n+1})~=~2(3-~u_n)

Or \rm~3~\leq~~3+u_{n+1}~\leq~~6, d'où :
\rm~\frac{2}{6}(3-~u_n)~\leq~3-u_{n+1}~\leq~~\frac{2}{3}(3-~u_n)

Donc, on a bien pour tout \rm~n~\in~~\mathbb{N} : 3-u_{n+1}~\leq~~\frac{2}{3}(3-~u_n)


b)En déduire par récurrence que : \rm~3-u_n~\leq~3(\frac{2}{3})^n (Propriété Pn)

*INITIALLISATION : Pour n=0, on a :
u_0=0
Or 3(\frac{2}{3})^0=3\times1=3
Donc P_0 est vraie.

*HÉRÉDITÉ : Démontrons que P_n est héréditaire.
Supposons P_n vraie, càd : \rm~3-u_n~\leq~~3(\frac{2}{3})^n
Démontrons que P_{n+1} est également vraie, càd : \rm~3-u_{n+1}~\leq~~3(\frac{2}{3})^{n+1}

On vient de démontré que :
\rm~3-u_{n+1}~\leq~~\frac{2}{3}(3-~u_n)

Or, selon notre hypothèse de récurrence, on a : \rm~3-u_n~\leq~~3(\frac{2}{3})^n

Donc, on obtient par encadrements :
\rm~3-u_{n+1}~\leq~~\frac{2}{3}(3-~u_n)~\leq~~\frac{2}{3}\times3(\frac{2}{3})^n

D'où : \rm~3-u_{n+1}~\leq~3(\frac{2}{3})^{n+1}
Ce qui traduit que P_{n+1} est vérifiée.


CONCLUSION : La propriété P_n est vraie pour n=0 et est héréditaire, donc, pour tout \rm~n~\in~~\mathbb{N}, on a bien :

\rm~3-u_n~\leq~~3(\frac{2}{3})^n


c)Déduire de ce qui précède que (Un) converge, et determiner sa limite.

On vient de démontrer que : \rm~3-u_n~\leq~3(\frac{2}{3})^n
Or tu as démontré précédemment que \rm~0~\leq~~u_n~\leq~3
D'où on déduit l'encadrement suivant :

\rm~0~\leq~3-u_n~\leq~3(\frac{2}{3})^n

Or, la suite 3(\frac{2}{3})^n est une suite géométrique de premier terme 3, et de raison comprise entre -1 et 1, donc elle converge vers 0. On a donc :

\rm~\displaystyle\lim_{n\to+\infty}(3-un)~=~0

d'où :

\rm~\displaystyle\lim_{n\to+\infty}(un)~=~3

Voili, voilou, j'espère avoir pu t'aider . Si tu as la moindre question, n'hésite pas.

À + .



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