bb5 ztl220awd2

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http://xmaths.free.fr TS Suites Exercices page 1 / 2 Exercice B5 (u n ) est définie par u 0 = 5 et pour tout n IN 3u n+1 = u n + 4 1°) On a 3u 1 = u 0 + 4 donc 3u 1 = 5 + 4 = 9 donc u 1 = 3 . et 3u 2 = u 1 + 4 = 3 + 4 = 7 donc u 2 = 7 3 . 2°) On considère, pour tout n IN , la proposition P n : u n ³ 2 On a u 0 = 5 donc u 0 ³ 2 , donc P 0 est vraie. Supposons que P n est vraie pour un entier n ³ 0 . On a alors u n ³ 2 donc u n + 4 ³ 6 donc 3u n+1 ³ 6 donc u n+1 ³ 2 (on peut diviser par 3 car 3 > 0) c'est-à-dire que P n+1 est vraie. On a donc démontré par récurrence que P n est vraie pour tout n ³ 0 . On a donc u n ³ 2 pour tout n IN . 3°) On a pour tout n IN 3u n+1 = u n + 4 , donc u n+1 = u n + 4 3 Donc u n+1 - u n = u n + 4 3 - u n = u n + 4 - 3u n 3 = -2u n + 4 3 On a vu dans la question précédente que u n ³ 2 pour tout n IN , donc 2u n ³ 4 , donc 0 ³ -2u n + 4 On en déduit que u n+1 - u n £ 0 pour tout n IN, c'est-à-dire que la suite (u n ) est décroissante . Remarque : on peut aussi démontrer que (u n ) est décroissante en démontrant par récurrence que u n+1 £ u n pour tout n IN . 4°) (u n ) est une suite décroissante et minorée par 2, donc (u n ) est une suite convergente . Soit l = n+lim u n on a aussi l = n+lim u n+1 Sachant que 3u n+1 = u n + 4, on a 3 n+lim u n+1 = n+lim u n + 4 donc 3l = l + 4, c'est-à-dire 2l = 4 donc l = 2 c'est-à-dire n+lim u n = 2 . 5°) Pour tout n IN, on a v n = u n - 2 donc v n+1 = u n+1 - 2 = u n + 4 3 - 2 = u n + 4 - 6 3 = u n - 2 3 = v n 3 On a donc v n+1 = 1 3 v n pour tout n IN . On en déduit que la suite (v n ) est une suite géométrique de raison 1 3 . (v n ) étant une suite géométrique de raison 1 3 , on sait que pour tout n IN : v n = v 0 x 1 3 n Avec v 0 = u 0 - 2 = 5 - 2 = 3 , on a donc v n = 3 x 1 3 n = 1 3 n-1 pour tout n IN .

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Page 1: bb5 ZTL220aWd2

http://xmaths.free.fr TS − Suites − Exercices page 1 / 2

Exercice B5

(un) est définie par u0 = 5 et pour tout n ∈ IN 3un+1 = un + 4

1°) On a 3u1 = u0 + 4 donc 3u1 = 5 + 4 = 9 donc u1 = 3 .

et 3u2 = u1 + 4 = 3 + 4 = 7 donc u2 = 73 .

2°) On considère, pour tout n ∈ IN , la proposition Pn : un ³ 2

On a u0 = 5 donc u0 ³ 2 , donc P0 est vraie.

Supposons que Pn est vraie pour un entier n ³ 0 .

On a alors un ³ 2 donc un + 4 ³ 6 donc 3un+1 ³ 6 donc un+1 ³ 2 (on peut diviser par 3 car 3 > 0)

c'est-à-dire que Pn+1 est vraie.

On a donc démontré par récurrence que Pn est vraie pour tout n ³ 0 .

On a donc un ³ 2 pour tout n ∈ IN .

3°) On a pour tout n ∈ IN 3un+1 = un + 4 , donc un+1 = un + 4

3

Donc un+1 - un = un + 4

3 - un =

un + 4 - 3un3

= -2un + 4

3

On a vu dans la question précédente que un ³ 2 pour tout n ∈ IN , donc 2un ³ 4 , donc 0 ³ -2un + 4

On en déduit que un+1 - un £ 0 pour tout n ∈ IN, c'est-à-dire que la suite (un) est décroissante .

Remarque : on peut aussi démontrer que (un) est décroissante en démontrant par récurrence que

un+1 £ un pour tout n ∈ IN .

4°) (un) est une suite décroissante et minorée par 2, donc (un) est une suite convergente .

Soit l =

n→+∞lim un on a aussi l =

n→+∞lim un+1

Sachant que 3un+1 = un + 4, on a 3

n→+∞lim un+1 =

n→+∞lim un + 4 donc 3l = l + 4, c'est-à-dire 2l = 4

donc l = 2 c'est-à-dire

n→+∞lim un = 2 .

5°) Pour tout n ∈ IN, on a vn = un - 2

donc vn+1 = un+1 - 2 = un + 4

3 - 2 =

un + 4 - 6

3 =

un - 2

3 =

vn3

On a donc vn+1 = 13 vn pour tout n ∈ IN .

On en déduit que la suite (vn) est une suite géométrique de raison 13 .

(vn) étant une suite géométrique de raison 13

, on sait que pour tout n ∈ IN : vn = v0 x 1

3

n

Avec v0 = u0 - 2 = 5 - 2 = 3 , on a donc vn = 3 x 1

3

n = 1

3n-1 pour tout n ∈ IN .

Page 2: bb5 ZTL220aWd2

http://xmaths.free.fr TS − Suites − Exercices page 2 / 2

6°) Sn = v0 + v1 + v2 + ... + vn = v0 + v0 x 13 + v0 x

1

3

2 + 6 + v0 x

1

3

n = v0 1 + 1

3 + 1

3

2 + 6 +

1

3

n

On sait que si q ≠ 1 on a 1 + q + q2 + 6 + qn = 1 - qn+1

1 - q

Donc 1 + 13

+ 1

3

2 + 6 +

1

3

n =

1 - 1

3

n+1

1 - 13

On a alors : Sn = v0 x

1 - 1

3

n+1

1 - 13

donc Sn = 3 x

1 - 1

3

n+1

23

On obtient : Sn = 92

1 - 1

3n+1 pour tout n ∈ IN .

Tn = u0 + u1 + ... + un = (v0 + 2) + (v1 +2) + ... + (vn + 2) = v0 + v1 + ... + vn + 2(n + 1)

Donc Tn = Sn + 2(n + 1) donc Tn = 92

1 - 1

3n+1 + 2(n + 1) pour tout n ∈ IN .

7°) On sait que

n→+∞lim

1

3

n = 0 parce que -1 < 1

3 < 1 .

On en déduit que

n→+∞lim

1

3

n+1 = 0 donc

n→+∞lim 1 - 1

3n+1 = 1 donc

n→+∞lim Sn = 9

2 .

D'autre part

n→+∞lim 2(n + 1) = +∞ donc

n→+∞lim Tn = +∞ .