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utilisation de suites auxiliaires

Posté : lun. 10 janv. 2011 12:34
par Gilles
Bonjour,
j'ai un exo à faire sur les suites mais je ne le comprend pas.
La suite (\(u_{n}\)) est définie, pour tout entier naturel n, par : \(u_{0}\) = 1/2 et \(u_{n+1}\) = (8\(u_{n}\)+3)/(\(u_{n}\) +6)

1a) Démonter par récurrence que, pour tout entier n>(ou égal) 0, on a 1<\(u_{n}\)<3.
b) Montrer que (\(u_{n}\)) est croissante.
2) On considère la suite (\(w_{n}\)) définie pour tout entier naturel n, par \(w_{n}\)= (\(u_{n}\)-3)/(\(u_{n}\)+1)
a) Démontrer que (\(w_{n}\)) est géométrique, préciser son premier terme et sa raison.
b) Quelle est la limite de (\(w_{n}\))
3) Exprimer, pour tout entier naturel n, \(u_{n}\)en fonction de \(w_{n}\).
En déduire le comportement de \(u_{n}\) en l'infini.

Le problème c'est que je ne vois pas du tout par où commencer car on a pas Un mais Un+1. Est-ce une suite géométrique ou arithmétique? Ces questions sont les principales causes de mon blocage.
Merci d'avance
Gilles

Re: utilisation de suites auxiliaires

Posté : lun. 10 janv. 2011 14:14
par sos-math(21)
Bonjour,
Ta suite est une suite définie par récurrence et elle n'est pas arithmétique ni géométrique.
Elle de la forme \(u_{n+1}=f(u_n)\) avec \(f(x)=\frac{8x+3}{x+6}\)
Etudie la sens de variation de ta fonction associée sur l'intervalle [1,3] (celui qui nous intéresse), (elle est croissante il me semble) et détermine l'image de l'intervalle [1;3] par cette fonction, il doit être inclus dans [1;3].
Ensuite fais une récurrence pour prouver la propriété suivante:\(\forall\,n\in\mathbb{N}^{*},\,1<u_n<3\)
initialisation : u1=14/13 donc il est bien dans [1;3];
hérédité : si on suppose pour un entier n>0 que \(1<u_n<3\), alors \(f(1)<f(u_n)<f(3)\) car f est croissante sur cet intervalle.
Et on aura \(u_{n+1}=f(u_n)\) qui sera aussi dans l'intervalle [1;3] car [f(1);f(3)]est inclus dans [1;3].
Voilà pour la première question.
Pour la suite (sens de variation), tu peux étudier le signe de la différence \(u_{n+1}-u_n\)

Re: utilisation de suites auxiliaires

Posté : lun. 10 janv. 2011 14:16
par Gilles
Bonjour
1)a) je pense avoir compris le début :
Initialisation
pour n=1 ; U1 = 14/13 donc (H1) est vraie.
Hérédité : je trouve que 11/7 <Un+1< 3 donc (Hn+1) est vraie donc (Hn) l'est aussi car 1< 11/7
1)b) On calcule Un+1 -Un = (8Un+3)/(Un+6) - Un
= (8Un+3 - Un(Un +6))/(Un+6)
Mais ensuite je trouve des Un² ce qui n'est pas normal, non?
2a) Je calcule Vn+1 et je trouve en remplaçant les Un+1 par sa valeur, Vn+1 = (5Un+15)/(9Un+9) donc Vn+1 = 5/9 Vn
On calcule Vn+1 / Vn et on a 5/9 donc q=5/9
Pour trouver le 1er terme je trouve : V0 = Vn/q
= (9Un-27) / (5Un+5)
après cela je sais pas vraiment quoi faire pour cette question.
2b) q=5/9 donc 0<q<1 donc lim en +oo Vn = 0

Pour la 3 je ne vois pas du tout
Cordialement
Gilles

Re: utilisation de suites auxiliaires

Posté : lun. 10 janv. 2011 14:26
par sos-math(21)
Dans ta différence, tu obtiens une expression avec des \(u_n^2\) au numérateur, ce qui n'est pas grave. On s'intéresse au signe de cette différence, donc on étudie le signe du numérateur uniquement ( le dénominateur est positif) : on étudie donc le signe de \({-}u_n^2+2u_n+3\) qui est un trinôme du second degré : on étudie donc le signe de \({-}x^2+2x+3\) avec le discriminant (delta outillage !)
Pour l'expression de \(u_n\), il s'agit d'inverser la relation : tu avais \(w_n=\frac{u_n-3}{u_n+1}\), il s'agit d'obtenir une égalité du type \(u_n=...\) avec une expression où il y a du \(w_n\) : mets tout à plat, factorise par \(u_n\) et divise...

Re: utilisation de suites auxiliaires

Posté : lun. 10 janv. 2011 14:33
par Gilles
Merci bien déjà de m'avoir aidé, je me suis trompé en fait mes Vn sont des Wn donc voià ca que je trouve:
Je calcule Wn+1 et je trouve en remplaçant les Un+1 par sa valeur, Wn+1 = (5Un+15)/(9Un+9) donc Vn+1 = 5/9 Vn
On calcule Wn+1 / Wn et on a 5/9 donc q=5/9
Pour trouver le 1er terme je trouve : W0 = Wn/q
= (9Un-27) / (5Un+5)
après cela je sais pas vraiment quoi faire pour cette question.
2b) q=5/9 donc 0<q<1 donc lim en +oo Wn = 0
est-ce juste ?

Re: utilisation de suites auxiliaires

Posté : lun. 10 janv. 2011 14:38
par Gilles
je trouve Un = (3Wn+1) /(Wn-1)
Concernant le comportement à l'infini de Un comment faut-il que je m'y prenne?
Merci d'avance
Gilles

Re: utilisation de suites auxiliaires

Posté : lun. 10 janv. 2011 14:54
par sos-math(21)
Plusieurs remarques :
- \(w_0\), s'obtient en remplaçant \(u_n\) par \(u_0\) dans l'expression définissant \(w_n\);
- si on suppose que ton expression de \(u_n\) est juste (je n'ai pas vérifié), en passant à la limite, \(w_n\) tend vers 0, il reste \(\lim_{n\mapsto+\infty}\frac{3w_n+1}{w_n-1}=\frac{0+1}{0-1}=-1\)
En fait je ne trouve pas cette expression pour \(u_n\).
Reprends ton calcul puis la méthode est la même pour trouver la limite de \(u_n\)

Re: utilisation de suites auxiliaires

Posté : lun. 10 janv. 2011 19:59
par Gilles
Merci bien pour vos remarques:
donc je trouve W0= -5/3
En effet pour Un je trouve: Un = (-Wn-3)/(Wn-1)
Donc lim (en +oo) Un = 3
Cela me semble plus correcte.

Gilles

Re: utilisation de suites auxiliaires

Posté : lun. 10 janv. 2011 21:29
par sos-math(21)
Cela me semble plus correct.
Bon courage