| Arithmétique de raison $r$ | Géométrique de raison $q$ | |
|---|---|---|
| Définition | $u_{n+1}=u_n+r$ | $u_{n+1}=q\,u_n$ |
| Terme général | $u_n=u_p+(n-p)r$ | $u_n=u_p\,q^{\,n-p}$ |
| Somme $u_p+\dots+u_n$ | $\dfrac{(n-p+1)(u_p+u_n)}{2}$ | $u_p\,\dfrac{1-q^{\,n-p+1}}{1-q}\ (q\ne1)$ |
| Trois termes consécutifs $x,y,z$ | $2y=x+z$ | $y^2=xz$ |
1) $u_n=3-\dfrac1{n^2}$ et $\lim\limits_{n\to+\infty}\dfrac1{n^2}=0$, donc $\lim\limits_{n\to+\infty} u_n=3$.
2) Quotient des termes de plus haut degré : $\dfrac{n^2}{3n^2}=\dfrac13$, donc $\lim\limits_{n\to+\infty} u_n=\dfrac13$.
3) Forme « $\infty-\infty$ » : on multiplie par l'expression conjuguée. $u_n=\dfrac{(n+1)-n}{\sqrt{n+1}+\sqrt n}=\dfrac{1}{\sqrt{n+1}+\sqrt n}$. Le dénominateur tend vers $+\infty$, donc $\lim\limits_{n\to+\infty} u_n=0$.
4) Forme « $\dfrac{\infty}{\infty}$ » : on factorise par $n$. $u_n=\dfrac{1+\frac{1}{\sqrt n}}{1-\frac{1}{\sqrt n}}$ et $\lim\limits_{n\to+\infty}\dfrac1{\sqrt n}=0$, donc $\lim\limits_{n\to+\infty} u_n=1$.
Conclusion : Les limites sont $3$ ; $\dfrac13$ ; $0$ ; $1$.
Outil : $\lim\limits_{n\to+\infty} q^n=+\infty$ si $q\gt1$ et $\lim\limits_{n\to+\infty} q^n=0$ si $-1\lt q\lt1$.
1) On factorise par le terme dominant : $u_n=5^n\left(\left(\dfrac25\right)^n-1\right)$. Comme $5\gt1$, $\lim\limits_{n\to+\infty} 5^n=+\infty$ ; comme $-1\lt\dfrac25\lt1$, $\left(\dfrac25\right)^n\to0$, donc la parenthèse tend vers $-1$ et $\lim\limits_{n\to+\infty} u_n=-\infty$.
2) On divise numérateur et dénominateur par $5^n$ : $u_n=\dfrac{\left(\frac25\right)^n-1}{2\left(\frac15\right)^n+1}$, qui tend vers $\dfrac{0-1}{0+1}=-1$.
3) $u_n=\left(\dfrac{9}{9{,}1}\right)^n$ avec $0\lt\dfrac9{9{,}1}\lt1$, donc $\lim\limits_{n\to+\infty} u_n=0$.
4) Comme $\sqrt2\lt\sqrt3$ et $3\lt4$, on a $0\lt3-\sqrt3\lt4-\sqrt3\lt4-\sqrt2$, donc $0\lt q=\dfrac{3-\sqrt3}{4-\sqrt2}\lt1$ et $\lim\limits_{n\to+\infty} u_n=0$.
Conclusion : Les limites sont $-\infty$ ; $-1$ ; $0$ ; $0$.
1) Propriété : $u_n=u_p+(n-p)r$. Donc $u_7=u_3+4r$, soit $23=11+4r$ et $r=3$. Puis $u_0=u_3-3r=11-9=2$.
2) $u_n=u_0+nr=2+3n$.
3) $S$ compte $20-0+1=21$ termes. $u_{20}=2+60=62$. Donc $S=\dfrac{21\,(u_0+u_{20})}{2}=\dfrac{21\times64}{2}=672$.
4) $r=3\gt 0$ : $\lim\limits_{n\to+\infty}(2+3n)=+\infty$.
Conclusion : $r=3$, $u_0=2$, $u_n=2+3n$, $S=672$, $\lim\limits_{n\to+\infty} u_n=+\infty$.
1) $v_{n+1}=\dfrac12v_n$ : $(v_n)$ est géométrique de raison $q=\dfrac12$ et de premier terme $v_0=5$. Donc $v_n=5\left(\dfrac12\right)^n$.
2) $S_n$ compte $n+1$ termes : $S_n=v_0\dfrac{1-q^{n+1}}{1-q}=5\cdot\dfrac{1-\left(\frac12\right)^{n+1}}{\frac12}=10\left(1-\left(\dfrac12\right)^{n+1}\right)$.
3) $-1\lt \dfrac12\lt 1$ donc $\lim\limits_{n\to+\infty}\left(\dfrac12\right)^n=0$ : $\lim\limits_{n\to+\infty} v_n=0$ et $\lim\limits_{n\to+\infty} S_n=10$.
Conclusion : $v_n=5\left(\frac12\right)^n$, $S_n=10\left(1-\left(\frac12\right)^{n+1}\right)$, $\lim\limits_{n\to+\infty} v_n=0$, $\lim\limits_{n\to+\infty} S_n=10$.
1) Initialisation : $u_0=2\lt6$. Hérédité : si $u_n\lt6$, alors $\dfrac12u_n\lt3$, donc $u_{n+1}=\dfrac12u_n+3\lt6$. Conclusion : $u_n\lt6$ pour tout $n\in\mathbb N$.
2) $u_{n+1}-u_n=3-\dfrac12u_n=\dfrac12(6-u_n)\gt0$ d'après 1). La suite est (strictement) croissante.
3) $(u_n)$ est croissante et majorée par $6$, donc elle est convergente. Attention : cela prouve que sa limite $\ell$ vérifie $\ell\le6$, pas que $\ell=6$ ; pour la calculer, on utilise la suite $v_n=u_n-6$.
Conclusion : $(u_n)$ est croissante, majorée par $6$, donc convergente.
1) $\left|u_n-5\right|=\dfrac{|\cos n|}{n^3}\le\dfrac1{n^3}$ et $\lim\limits_{n\to+\infty}\dfrac1{n^3}=0$, donc $\lim\limits_{n\to+\infty} u_n=5$.
2) a) $16n^2+2\ge16n^2$ et les deux nombres sont positifs, donc $\sqrt{16n^2+2}\ge\sqrt{16n^2}=4n$. b) $\lim\limits_{n\to+\infty} 4n=+\infty$ et $a_n\ge b_n$ : par comparaison, $\lim\limits_{n\to+\infty} a_n=+\infty$.
3) a) $\cos n\le1$, donc $w_n\le-2n+2$. b) $\lim\limits_{n\to+\infty}(-2n+2)=-\infty$ et $w_n\le-2n+2$ : par comparaison, $\lim\limits_{n\to+\infty} w_n=-\infty$.
Conclusion : $\lim\limits_{n\to+\infty} u_n=5$ ; $\lim\limits_{n\to+\infty} a_n=+\infty$ ; $\lim\limits_{n\to+\infty} w_n=-\infty$.
Propriété : si $\lim\limits_{n\to+\infty} v_n=\ell$ et $f$ continue en $\ell$, alors $\lim\limits_{n\to+\infty} f(v_n)=f(\ell)$.
1) $\lim\limits_{n\to+\infty}\dfrac{3n-4}{2n+1}=\dfrac32$ et $x\mapsto\sqrt x$ est continue en $\dfrac32$, donc $\lim\limits_{n\to+\infty} u_n=\sqrt{\dfrac32}=\dfrac{\sqrt6}{2}$.
2) $\lim\limits_{n\to+\infty}\dfrac{n\pi-3}{2n+1}=\dfrac{\pi}{2}$ et $\cos$ est continue sur $\mathbb{R}$, donc $\lim\limits_{n\to+\infty} u_n=\cos\dfrac{\pi}{2}=0$.
Conclusion : $\dfrac{\sqrt6}{2}$ ; $0$.
Notions du chapitre mobilisées : N04-03, N04-02, N04-10, N04-13, N04-05, N04-07