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Niveau Maths sup
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suites

Posté par
snoopy80
27-08-07 à 19:15

Bonjour tout le monde,
la rentrée approche!!
je fais des exos et j'ai un problème avec un exo où il faut trouver les réels x tels que cos (nx) soit convergente.
Je ne vois pas comment le résoudre.J'ai essayé de prendre des valeur de x comme 2Pi car cos est 2PI périodique  et elle converge mais je ne vois pas comment faire un cas général.
Si quelqu'un a une idée...
Merci d'avance

Posté par Moriar (invité)re : suites 27-08-07 à 19:40

bonjour,


j'ai une idée:

-1cos(nx)1

donc cos(x) est convergente puisqu'elle converge vers deux réels 1 et -1
or ceci est vraie sur R donc S=R

Posté par
romu
re : suites 27-08-07 à 19:51

Bonjour, moriar c est quoi pour toi une suite convergente?
pour x=\pi, on a une suite qui fait (1,-1,1,-1,...) et qui n est certainement pas convergente.

Posté par
romu
re : suites 27-08-07 à 20:08

d'autre part si une suite reelle converge elle n a qu'une seule limite

Posté par Moriar (invité)re : suites 27-08-07 à 20:15

bon j'ai peut etre fait une erreur.
euh.... il faut que je me remmette a travailler un peu!!!!!car c'est bientot plus les vacances. allez je vais bosser!

Posté par
snoopy80
re : suites 27-08-07 à 20:38

oué j'avais pensé a encadré cos(nx) mé sa marche pas
ya kavec 2 PI ou des truc dans le genre

Posté par
Cauchy
re : suites 27-08-07 à 21:50

Bonjour,

déja si x=2kpi, on a cos(nx)=cos(0)=1 donc la suite est constante.

Maintenant je te propose d'étudier les cas suivants:

1)3$\frac{x}{2\pi} \in \mathbb{Q}

2)3$\frac{x}{2\pi} \notin \mathbb{Q}

Posté par
snoopy80
re : suites 27-08-07 à 22:48

merci bien
je vais voir ça.

Posté par
Dremi
re : suites 28-08-07 à 15:07

On montre que si x\not\equiv0\ \pmod{2\pi} (\Leftrightarrow\ \cos(x)\not=1) alors la suite (\cos(nx)) est divergente. En effet, par l'absurde, on adapte très facilement ma démonstration de (\cos(n)) divergente.
Les 2 cas que distingue Cauchy ne servent que pour une étude plus fine du comportement de la suite (\cos(nx)): périodique pour 1), équirépartie dans [-1,1] (donc en particulier avec toutes les valeurs de [-1,1] qui sont valeurs d'adhérence de la suite) pour 2).

Posté par
Cauchy
re : suites 28-08-07 à 23:24

Oui Dremi effectivement, j'avais cela en tête(pour le fait que [-1,1] est l'ensemble des valeurs d'adhérence on le fait avec les sous-groupes de R, pour l'équirépartition tu procèdes comment?)

Posté par
gayzou
re : suites 29-08-07 à 10:45

Bonjour, cet exercice m'interesse aussi, donc suite au conseil de Dremi, j'ai tenté de toruver une demonstration au probleme et j'aimerai savoir si celle ci tient la route !

on suppose x0 et que cos (nx) converge vers une limite l.
Alors avec yn tel que \lim_{n\to +\infty}yn = +, et en posant : f(n) = cos(nx), on a : \lim_{n\to +\infty}f(yn) = l.
( f(yn) = cos(xyn) )

Ensuite on prend yn = (n)/(2x) pour montrer que l = 0
puis avec yn = (2n)/x pour montrer que l = 1 et aboutir a une contradiction.

Et la reponse au probleme est x = 0.

Je suppose que l on dot utiliser la meme technique si on veut resoudre le probleme avec le sinus au lieu du cosinus.
Merci d'avance !

Posté par
gayzou
re : suites 29-08-07 à 10:50

(rectification, la reponse serait x = 2k, avec k (x congru a 0 modulo 2 )

Posté par
J-P Posteur d'énigmes
re : suites 29-08-07 à 11:01

Et si x = 3Pi/2 + 2kPi, il me semble que la suite est identiquement nulle, et donc elle ne diverge pas.

non ?

Posté par
gayzou
re : suites 29-08-07 à 11:18

oui mais 3/2 + 2k = 2K avec K = k+3/4 donc on s y retrouve.

Posté par
snoopy80
re : suites 29-08-07 à 11:42

merci bien tout le monde!!

Posté par
J-P Posteur d'énigmes
re : suites 29-08-07 à 11:42

gayzou,

??????

Quand on écrit 2K.Pi, c'est avec K dans Z et donc pas question que K = k + 3Pi/4 avec K et k dans Z.

Ou alors je n'ai pas compris ta dernière intervention.

Il y a au moins 2 familles de solutions:

x = 3Pi/2 + 2kPi (avec k dans Z)
et
x = 2kPi (avec k dans Z)

Posté par
gayzou
re : suites 29-08-07 à 11:49

oups, autant pour moi ! Il y a donc une erreur dans ma démonstration !

Posté par
snoopy80
re : suites 29-08-07 à 14:42

c'est dommage l'idée de gayzou est bonne mais je ne vois pas comment feire pour montrer qu'il y a une 2eme famille de réponse
et même mieux, comment montrer les 2 en même temps
si quelqu'un a une idée...

Posté par
Dremi
re : suites 29-08-07 à 14:48

Non J-P, si x=3Pi/2, la suite (cos(nx)) diverge car si ses termes impairs sont nuls, ses termes pairs sont alternativement égaux à +1 et -1.

Posté par
J-P Posteur d'énigmes
re : suites 29-08-07 à 15:21

Juste Dremi.

Posté par
Belge-FDLE
re : suites 29-08-07 à 17:25

Bonjour à tous ,

Gayzou, ton raisonnement est intéressant mais malheureusement je pense qu'il y a une erreur avec ta suite (yn).

J'ai l'impression que pour que ton raisonnement soit juste, il faut que ce soit une suite d'entiers, ce qui n'est pas le cas des deux suites que tu utilises pour obtenir ta contradiction (sauf dans des cas particuliers, par exemple quand x est une fraction de ).

Sinon, pour ma part, je pense que cela marche sans problème avec la méthode proposée par Cauchy, à condition d'avoir vu un théorème sur les sous-groupes de (R,+) qui affirme que ceux-ci sont de la forme aZ ou alors sont denses dans R ainsi qu'un autre théorème disant que si a et b sont incommesurable, ie a/b est irrationnel, aZ + bZ est dense (2 théorème que j'ai vu en SPE pour ma part).

Ces deux théorèmes servent dans le cas où x/ est irrationnel.

Si au contraire x/=p/q est rationnel, on montre que la suite est périodique de période T divisant q, et une suite périodique ne converge que si elle est constante. Avec ca, tu arrives à montrer que forcément x/ est entier, et il reste à séparer les cas pairs et impairs.

Voilà, cependant, si tu est encore en Sup, par exemple, c'est sans doute pas comme ça qu'il faut faire.

J'espère que cela pourra t'aider .

A bientôt

Posté par
Dremi
re : suites 29-08-07 à 17:36

snoopy80,
la seule famille de réponse est 2\pi\mathbb{Z}.
L'idée de gayzou est fausse parce que dans sa composition, (y_n) doit être à valeurs entières.
La démonstration que j'évoquais plus tôt se fait par l'absurde avec la formule du développement du cosinus d'une somme.
Soit x\notin 2\pi\mathbb{Z}. Supposons que (\cos(nx)) converge vers L_x. Alors les suites extraites (\cos((n+1)x))),\,(\cos((n-1)x))\text{ et }(\cos(2nx)) convergent aussi vers L_x. Or d'une part,
\forall n,\ \cos((n+1)x)+\cos((n-1)x)=2\cos(x)\cos(nx),
ce qui implique par passage à la limite:
L_x+L_x=2\cos(x)L_x\ \Leftrightarrow\ (1-\cos(x))L_x=0\ \Leftrightarrow\ L_x=0.
D'autre part,
\forall n,\ \cos(2nx)=2\cos^2(nx)-1,
ce qui implique par passage à la limite:
L_x=2L_x^2-1.
Il en résulterait 0=-1, ce qui est absurde.

Posté par
snoopy80
re : suites 29-08-07 à 18:09

je ne comprends pas pourquoi (yn) doit etre à valeurs entières?
si quelqu'un veut bien m'expliquer..
je sais que la démo de gayzou ressemble à se qu'on avait fait pour montrer que cosinus diverge.
Merci d'avance

Posté par
Belge-FDLE
re : suites 29-08-07 à 18:10

Superbe démo, enfin à mon avis en tout cas . Et courte en plus !

J'essayerais de m'en souvenir de celle-là

Posté par
Belge-FDLE
re : suites 29-08-07 à 18:16

En fait ce que semble utiliser gayzou, c'est que si une suite converge, alors chaque suite extraite converge aussi et est de même limite, mais si (yn) n'est pas à valeurs entières, ce n'est pas une suite extraite, et donc le résultat est faux.

Par exemple, cos(2n) converge vers 1 mais si tu prends (yn)=n/2, il est clair que cos(yn.2)=cos(n)=(-1)n diverge.

Posté par
gayzou
re : suites 29-08-07 à 18:49

Dans ma tentative de demonstration je faisais juste la limite d'une composée de fonctions, donc je ne vois pas pourquoi yn (qu on peut voir comme une fonction plutot qu'une suite)) doit etre a valeurs entieres.
J'avouerai que j'ai un peu de mal a comprendre mon erreur (je sens que la rentree va etre dure pour moi !)

Posté par
Dremi
re : suites 29-08-07 à 19:11

L'erreur, c'est qu'une suite est une fonction à variable entière donc il suffit de considérer les ensembles de départ et d'arrivée de la composition pour voir le problème.

Posté par
Cauchy
re : suites 29-08-07 à 19:22

Je repose ma question qui est peut être passée inaperçue, comment procède-t-on pour l'équirépartition?

Posté par
Dremi
re : suites 29-08-07 à 20:45

Le résultat d'"équirépartition" est:
x\notin 2\pi\mathbb{Q},\,-1\leq a\leq b\leq1\ \Rightarrow\ \lim_{n\to+\infty}\frac{1}{n}\,\text{card}\{k<n/a\leq\cos(kx)\leq b\}=\frac{\arccos(a)-\arccos(b)}{\pi} (=diamètre de l'intervalle [a,b] pour la distance d(a,b)=\frac{|\arccos(a)-\arccos(b)|}{\pi}).
En passant en \arccos et en posant
\theta=\frac{x}{2\pi} et D_{\theta,n}(A,B)=\frac{1}{n}\,\text{card}\{k<n/A\leq k\theta-[k\theta]\leq B\} ,\ 0\leq A\leq B\leq1,\,n\in\mathbb{N}^*,
on a pour -1\leq a\leq b\leq1,
\forall n\in\mathbb{N}^*,\ \frac{1}{n}\,\text{card}\{k<n/a\leq\cos(kx)\leq b\}=D_{\theta,n}\left(\frac{\arccos(b)}{2\pi},\frac{\arccos(a)}{2\pi}\right)+D_{\theta,n}\left(1-\frac{\arccos(a)}{2\pi},1-\frac{\arccos(b)}{2\pi}\right).
Bref on s'est ramené à l'équirépartition classique:
\theta\notin\mathbb{Q}\ \Rightarrow\ \lim_{n\to+\infty}D_{\theta,n}(A,B)=B-A.

Posté par
Cauchy
re : suites 01-09-07 à 02:05

Merci

Posté par
lafol Moderateur
re : suites 12-09-07 à 10:54

Cauchy, tu as encore accès à internet ? les colles commencent bientôt

Posté par
Cauchy
re : suites 28-09-07 à 01:13

Je t'ai répondu par mail, non je vais que rarement sur le net(une petite demi-heure le lundi midi c'est tout ).

Posté par
lafol Moderateur
re : suites 28-09-07 à 15:41

mail lu, je suis at home



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