PROF: ATMANI NAJIB 1BAC SM BIOF Avec Exercices d’applications et de réflexions avec solutions TD/ SUITES NUMERIQUES LES SUITES NUMERIQUES un n Exercice1:soit la suite définie par : Exercice4:soit un 2n 3 n 1)Calculer : les quatres 1ere termes de la suite Solution :1) u0 2 0 3 3 u1 2 1 3 5 u1 2 1 3 5 u3 2 3 3 9 2) un1 un 2 n 1 3 2n 3 un 1 un 2n 2 3 2n 3 2 Donc Exercice2: soit un n la suite récurrente définie u0 2 n un 1 5un 7 Calculer : u1 ; u2 ; u3 Donc un 1 n Par suite : : n On dit que la suite Pour n=1 on a: u11 5u1 7 donc u2 5 3 7 un 1 Pour n=2 on a: u21 5u2 7 donc u3 5 8 7 Donc : u3 33 Exercice3: Suites numériques du second ordre. soit vn n la suite récurrente définie par : v0 1; v1 1 vn 2 2vn 1 3vn n Pour n=0 on a: v0 2 2v01 3v0 donc v2 2v1 3v0 Donc : v2 2 1 3 1 5 1 un 1 2 un n est majorée par 1 car un n est minorée par 1 un n 2 On dit que la suite un n est bornée car : n 1 un 1 2 un n u0 0 un1 un 2 Donc : v3 2 5 3 1 7 Pour n=2 on a: v2 2 2v21 3v2 donc v4 2v3 3v2 Donc : v4 2 7 3 5 14 15 1 1 car 2 la suite récurrente définie n 1- Calculer les 3 premiers termes. : 0 un 2- Montrer par récurrence que : n Pour n=1 on a: v1 2 2v11 3v1 donc v3 2v2 3v1 Prof/ATMANI NAJIB On dit que la suite par : Solution :on a vn 2 2vn 1 3vn : n Exercice5:soit Calculer : v2 ; v3 ; v4 1 un ?? 2 1 un n 2 Donc : u1 3 Donc : u2 8 un 1 ?? 1 n 1 1 2 n 1 2n 1 1 0 2 2n 1 2 2n 1 2n 1 un Pour n=0 on a: u01 5u0 7 donc u1 5 2 7 1 un 1 2 n 1 2n 1 n 1 n 0 2n 1 2n 1 2n 1 2)Montrons que : par : Solution :on a un 1 5un 7 : Solution :1)Montrons que : 1 un 1 la suite définie par : n 1 n 2n 1 Montrer que : n un1 un n 2) Calculer: un n un un n 3- Montrer par récurrence que : n : un 2 Solution :1)on a un 1 un 2 Pour n=0 on a: u1 u0 2 donc u1 2 Année Scolaire 2018-2019 Semestre2 1 : Pour n=1 on a: u2 u1 2 donc u2 22 Pour n=2 on a: u3 u2 2 donc u3 vn n 1 n 222 2) Montrons par récurrence que : n : 0 un vn 1étapes : l’initialisation :Pour n=0 nous avons u0 0 donc 0 u0 . 0 un 1 ?? Or on a : un 1 un 2 0 : un 1étapes : l’initialisation :Pour n=0 nous avons 2 u0 0 u0 2 . 3étapes : Montrons alors que : un 2 un 1 2 ?? donc un 2 4 un 2 4 un 2 n On dit que la suite est majorée par 0 car un n est minorée par 0car 0 un vn n1 vn n 1 n n 1)Montrer que est bornée car : n la suite définie par : Calculer 1 0 n 2 1 n 2 0 vn n1 est majorée par 1 2 vn n1 est bornée car : : 0 vn 1 2 un n définie par : u1 et montrer que un n est minorée par 1 Solutions : u01 u0 2 2u0 2 1 2 1 2 1 2 2 1 1 2)Montrer que vn n 1 est majorée par 2 3)Que peut-on déduire ? Solution :1)Montrons que : n : un 1 un 2 2un 2 1 un 2 2un 1 un 1 0 2 Donc : 1 un n Donc : vn n1 est minorée par 0 Prof/ATMANI NAJIB n 1 n 1 2 et puisque : 1 2 2 0 un 2 Exercice6:soit n 1 2 un 1 un 2 2un 2 n u 1 0 un n un n n 1 et Exercice7:Soit la suite récurrente n On dit que la suite donc 2 n : 0 un 2 On dit que la suite 1 ?? n 2 n 1 n 1 2 3)Donc la suite : 0 un Par suite : : n vn n 1 n 1 2 donc Donc la suite un 1 2 donc : n Donc vn un 2 Supposons que: n 1 n 1 0 n 1 n n 1 n 1 1 1 2 n 1 n 2 n 1 n 2 n 1 n Donc vn Donc la proposition est vraie pour n=0 2étapes : d’hérédité ou Hypothèse de récurrence : on a : (Le conjugué) vn n1 est minorée par 0 Donc : 3) Montrons par récurrence que : n donc n n 1 On a : n 1 et n 1 2 donc : 0 un donc : n n 1 n 2 Donc : 0 vn n vn n 1 n 2 2)Montrons que : 0 un 3étapes : Montrons alors que : n 1 n n 1 n Donc : Donc la proposition est vraie pour n=0 2étapes : d’hérédité ou Hypothèse de récurrence : Supposons que: 0 vn ?? un n est minorée par 1 Exercice8:Soit la suite récurrente u0 1 7u n un 1 2u 1 n Montrer que Année Scolaire 2018-2019 Semestre2 un n définie par : n un n est minorée par 1 et majorée par 3. 2 0 un 3 2 cos n 3 donc : 1 4 3 sin n 2 1étapes : n=0 on a : 0 u0 3 car 0 1 3 cad : 1 un 3 donc : Solutions : Montrons par récurrence que : n : Donc la proposition est vraie pour n=0 2étapes : d’hérédité ou Hypothèse de récurrence : Supposons que: 0 un 3 3étapes : Montrons alors que : 0 un 1 3 ?? un 1 3 est bornée Exercice11:Soit la suite récurrente par : un 1 sin n n un n Solutions :Soit Donc 0 un 1 1 un n 2 Montrer que On a : 0 un donc 0 2un 1 et 0 7un Et on a : un 1 3 4 n est bornée n on a : n 7u 3 2un 1 7un 3 n 2un 1 2un 1 n donc un 1 n donc : un n est bornée on a donc : un 3 0 et 0 2un 1 Exercice12:Soit la suite récurrente Donc un 1 3 0 Donc un 1 3 2 par : u n De 1 et 2 en déduit que : 0 un 1 3 un 3n2 6n 4 Montrer que définie par : on a : un 3n 6n 4 3 n 2n 4 3 n 1 1 4 2 2 2 un 3 n 1 7 2 n 1 on a : n 2 donc : 3 n 1 0 2 donc : un 7 0 2 cos n 3 sin n Montrer que un n Solutions :Soit n 1 2 n 2 un n définie un n est décroissante Exercice13:soit un n la suite récurrente définie On dira que la suite u0 1 un1 un 2 n Solutions :1étapes :on a u1 u0 2 2 u0 1 donc u0 u1 . Donc la proposition est vraie pour n=0 2étapes :Supposons que: un un 1 3étapes : Montrons alors que : un 1 un 2 ?? on a : et 1 sin n 1 on a : un un 1 donc un 2 un 1 2 un 2 un 1 2 donc un1 un 2 donc : 1 2 cos n 3 et 1 sin n 1 donc : donc : 1 2 cos n 3 et 2 3 sin n 4 Par suite : : n 1 donc : 1 2 cos n 3 et 1 1 4 3 sin n 2 On dit que la suite Prof/ATMANI NAJIB n Pour n=0 nous avons est bornée 1 cos n 1 n Donc : un 1 un 0 donc un 1 un n Montrer par récurrence que un un 1 un n n n2 n 1 n 2 n n 3 2 0 n 3 n 2 n 3 n 2 est minorée par -7 n n n3 2 Exercice10:Soit la suite récurrente par : un un 1 un par : donc n 1 7 7 par suite n n on a : n 1 n n 1 un1 un est minorée n définie Solutions :Soit n un n Solutions :Soit un n n n 2 un n Montrer que : un 1 un 0 n : 0 un 3 Exercice9:Soit la suite récurrente définie un 1 sin n 1 sin n sin n 1 un 3 et puisque on a : 0 un 3 2un 1 D’où n un n Année Scolaire 2018-2019 Semestre2 : un un 1 un n est croissante 3 Exercice14::soit un n la suite récurrente définie u0 1; u1 1 par : : n un 2 2un 1 un 2 un1 un 1 2 n 1 2n 1 un 1 un Montrer que suite : un nI est croissante. Solutions :montrons par récurrence que un 1 un 1étapes :on a u1 u0 2n 1 n 1 un n est strictement croissante Exercice117:soit un n la suite récurrente définie donc la suite 3étapes : Montrons alors que : un 2 un 1 ?? on a : un 2 un 1 2un 1 un 2 un 1 1) Montrer que 2étapes :Supposons que: un 1 un donc un 2 un 1 un 1 un 2 et on a : un 1 un 0 donc : un 1 un 2 0 donc un 2 un 1 0 n 2 k 1 k n Supposons que: un n n n n 2k 2k 2k 2n 1 2k n 1 k 1 k k 1 k k 1 k k 1 k n 1 un 1 un un 1 un 2 n 1 0 Donc : un un 1 n un n est strictement croissante Exercice16:soit un n la suite définie par : 1 n k 1 n k un Solutions : un 1 un un n n 1 n 1 1 k 1 n 1 k k 1 n k n 1 Et on a : un 1 2 n2 1 1 on pose k k 1 k 1 n 1 k k 2 n k Et puisque k est un variable on peut l’appeler k n2 n2 1 1 1 k 1 n 1 k k 2 n k k 2 n k n 1 1 1 1 1 2n 1 2n 2 n 1 k 2 n k k 1 n k Prof/ATMANI NAJIB ؟؟؟؟ un 2 6 un 2 un 2 2 2 un 1 ?? 8 un 1 2 un 2 6un 12 un 2 un 2 et puisque on a : 2 un et un 2 0 Donc : un 1 2 0 donc 2 un n un 4 1étapes : n=0 on a : n ؟؟؟؟ u0 4 car 3 4 Donc la proposition est vraie pour n=0 2étapes : Hypothèse de récurrence : Supposons que: un 4 3étapes : Montrons alors que : un 1 4 ?? 4 un 1 4 4 un 1 Donc : n2 n 2 un un 2 0 Donc : n 1 un 1 un 8 un 1 2) Montrons que Etudier la monotonie de la suite un 1 2 donc la suite n 2 un 3étapes : Montrons alors que : Solutions : n 1 un n Donc la proposition est vraie pour n=0 2étapes : Hypothèse de récurrence : Etudier la monotonie de la suite est majorée par 4 1étapes : n=0 on a : 2 u0 car 2 3 un est minorée par 2 Solutions :1) Montrons que un n est décroissante Exercice15:soit un n la suite définie par : Donc la suite k un n 2) Montrer que un n 3)Etudier la monotonie de la suite : un 1 un Par suite : : n 0 n 8 un 1 un 1 un 2 n par : u 3 0 Donc la proposition est vraie pour n=0 n 0 8 un 1 4 un 2 8 un 1 4un 16 un 2 un 2 un 2 4 4 un 4 4 un et puisque on a : un 2 un 2 un 4 Année Scolaire 2018-2019 Semestre2 http:// abcmaths.e-monsite.com 4 Donc : 4 un 0 et un 2 0 Donc un 1 4 par suite 3) un 1 un 8 un 1 un 2 On va factoriser un 2 5 2 2 13 3 1 1 et 1 4 et 5 3 3 3 3 3 un 4 n 8 un 1 un un 2 un 2 5 8 Donc : 1 r 3 3 un 6un 8 2 un 2 un 6un 8 : 36 32 4 0 2 6 2 6 2 2 et x2 4 donc : 2 2 un 2 6un 8 un 2 un 4 2) Déterminer son premier terme u0 . 3) écrire un en fonction de n un 2 un 4 Solutions : 1) la raison 𝑟 ?? on a : n; p un 2 Or on a : un 2 et un 4 Donc : un 1 un un 2 un 4 un 2 0 donc la suite un n est strictement croissante Exercice18:soit un n u1 3 et u5 9 1) Déterminer sa raison 𝑟 x1 Donc : un 1 un un n une suite arithmétique tel que Exercice21:Soit la suite définie par : un u p n p r ² Pour n= 5 et p=1 on a : u5 u1 5 1 r Donc : 9 3 4r 4r 6 r 2) le terme u0 ?? un 3n 8 n u1 u0 1 0 r 3 u0 Calculer un 1 un 3) un en fonction de n ? Solution : un1 un 3 n 1 8 3n 8 un1 un 3n 3 8 3n 8 3 cons tan te un nI est une suite arithmétique Exercice19: soient Les suites un n et vn n On dit que la suite définies par : un 1 un 3 vn n² 2 1)La suite n un n est arithmétique de raison 𝑟 = −3 et de premier terme 2) v0 et u0 2 n 2; v1 3; v2 6 Ainsi : La suite vn n Exercice20: Déterminer le réel 𝑥 pour que les nombres (3𝑥 − 1) ;(1 − 4𝑥) et (𝑥 − 5) soient les termes consécutifs d’une suite Arithmétique pour laquelle il faut déterminer la raison. Solution : (3𝑥 − 1) ;(1 − 4𝑥) et (𝑥 − 5) soient les Termes consécutifs d’une suite Arithmétique Ssi 2 1 4 x 3x 1 x 5 8 x 2 4 x 6 12 x 8 x Prof/ATMANI NAJIB 2 3 un n Exercice22:soit la suite récurrente définie 2un 1 un 1 un n par : u 2 0 et on considère la suite définie par : 1 n un 1 1) Montrer que n’est donc pas arithmétique Donc les termes de la suite sont : 3 3 n 1 un 3 n 1 2 2 3 3 un n n 2 2 vn v1 v0 1 et v2 v1 3 3 3 3 u0 3 2 2 2 un u1 vn n u0 2 3 2 un n est une suite arithmétique 2) écrire un en fonction de n Solution : 1) vn 1 vn vn 1 vn Donc 1 1 1 1 un 1 1 un 1 2un 1 1 un 1 un un 1 1 un 1 un 1 vn n est une suite arithmétique de raison r 1 et de premier terme v0 Année Scolaire 2018-2019 Semestre2 1 1 1 u0 1 2 1 5 2) écrire un en fonction de n On a vn n est une suite arithmétique de raison r 1 et de premier terme v0 1 Donc : vn v0 nr 1 n 1 1 n Puisque : vn 1 n 1 n 1 k n k 1 2 3 ... n k 1 Solutions :1)on pose : un n un n une suite arithmétique de raison r=1 k n n Donc : sn k u1 u2 u3 ... un u1 un 2 k 1 n 1 n 2 vn n une suite arithmétique de raison r=2 Car : vn 1 vn 2 1 un 2 ² un q n p u p n 1 sn 2k 1 v0 v1 v2 ... vn q 4 1u1 31 u1 un 2 2 un n un u n 1 3 un n u 1 0 2 un vn n n 1 n la suite définie par : et on considère la suite définie par : vn 1 1) Montrer que 2) écrire Donc : k 0 q ?? 2) un en fonction de n ? vn n 1)on pose : vn 2n 1 k n q 3 3 1 1 q3 q3 q 16 126 8 2 Exercice26:soit Car : un 1 un 1 On a : on a : n; p Donc : k 0 sn 1) Déterminer sa raison Pour n= 4 et p=1 on a : u4 k n Donc : 3 3 et u4 2 16 Solutions : 1) la raison 2) sn 2k 1 1 3 5 ... 2n 1 On a : u1 2) écrire un en fonction de n n2 n 1 Exercice23: calculer en fonction de n les sommes suivantes : 1) sn un n une suite géométrique tel que Exercice25:Soit 1 1 1 donc un 1 donc un 1 un 1 vn vn donc un vn 1 vn c) Donner l'expression du nombre Un de camions que possède l'entreprise l'année n. 3) Quel est le nombre de camions que possède l'entreprise en 2002 ? 2 n un est une suite géométrique en fonction de n Solution :1) vn 1 1 2 1 2 1 6 2un n 1 un v v 0 n un 1 un 2 3u n Donc : n 1 n 1 sn 1 2n 1 2n 2 n 1 ² 2 2 Exercice24: Une entreprise de transport possède 40 camions en décembre 1991. L'évolution de l'entreprise est telle que celle-ci doit acheter 8 camions supplémentaires chaque année. 1) Calculer le nombre de camions que possède l'entreprise en 1992, en 1993 et en 1994. 2) Ces nombres forment une suite. a) Donner la nature de cette suite. b) Préciser le premier terme u1 et la raison de cette 2 vn 1 3 1 donc vn 1 3vn un Donc vn n est une suite géométrique de raison q 3 et de premier terme v0 3 2) écrire un en fonction de n On a vn n est une suite géométrique de raison q 3 et de premier terme v0 3 Donc : vn u0 qn vn 3 3n 3n1 n Puisque : vn 1 2 2 2 donc un donc un un 1 vn 1 3n 1 suite. Prof/ATMANI NAJIB Année Scolaire 2018-2019 Semestre2 6 Exercice27 : Un jeune homme se préparait à consécutifs d’une suite géométrique dans cet ordre et l'examen du baccalauréat ; son père, pour l'encourager, lui demanda ce qu'il désirait en récompense Mon examen devant avoir lieu le 20 juin, répond-t-il, donne-moi seulement 1 centime le 1er juin, 2 centimes le lendemain, 4 centimes le surlendemain, en doublant chaque jour jusqu'au 20 inclusivement. Et donne mois la somme. J’emploierai cet argent pour faire un voyage pendant les vacances. Le père pensa qu'avec cette somme son fils n'irait pas loin ; mais au bout de quelques jours, il commença à s'apercevoir de son erreur. Avec quelle somme le fils va-t-il pouvoir partir en vacances ? déterminer sa raison. Solution : (1 + 𝑥²) ; (3 + 𝑥) et 10 sont trois termes consécutifs d’une suite géométrique si et seulement si 3 x 2 10 1 x 2 x 2 6 x 9 10 x 2 10 9 x 2 6 x 1 0 1 2 3 x 1 0 3 x 1 0 x 3 Donc les termes sont : Exercice30:soit 10 3 10 10 3 et et 10 donc : q 10 9 9 3 un n la suite définie par : 1 un 2 27 12un 1 un n 4 u 2; u 1 0 9 Solution :Les nombres de centimes à payer chaque jour sont les termes d'une suite géométrique de 20 termes dont le premier est : et on considère la suite vn n définie par : u1 1 et et la raison q 2 1 vn un n n u2 2 (La somme à donner le 2 iem jour) .... 3 1 2 1) Montrer que un 1 un n 2 n u20 ... (La somme à donner le 20e jour) 9 3 Donc : un u1 q n1 1 2n1 2n1 2) a)Montrer que b) écrire La somme totale à payer serait : k 0 k 2 1 2 k 0 1 2 un 1 un n 2 9 3 n 1étapes : n=0 u1 1 2 2 2 4 u0 0 2 9 3 9 9 9 n 1 Donc la proposition est vraie pour n=0 1 2 un n 2 9 3 1 2 3étapes : Montrons alors que : un 2 un 1 n 3 ?? 9 3 2 1 2 on a: un 1 un n 2 donc un 9 un 1 n 2 3 9 3 2étapes :Supposons que: un 1 n 1 un n une suite géométrique de raison q 2 n 1 1 k n k n 1 un 1 1 1 Donc : sn 1 2 2 1 1 Car : 2 1 un 2 k 0 2 1 2 Exercice29:Déterminer le réel 𝑥 pour que les nombres : (1 + 𝑥²) ; (3 + 𝑥) et 10 soient les termes Prof/ATMANI NAJIB un en fonction de n Solution :1)montrons par récurrence que Solutions :1)on pose : un On a : et c) calculer la somme : sn uk u0 u1 ... un Exercice28: calculer en fonction de n la somme suivante : 1 1 1 1 1 ... 2 2 2 2 vn k n 1 22011 s20 u1 u2 u3 ... u20 u1 1 2 20 s20 2 1 10485.75 centimes s20 1million 500dh Joli voyage ! k n 1 est une suite géométrique dont en déterminera la raison et le premier terme u20 2201 219 524288 Centimes sn vn n et on a : un 2 un 2 Année Scolaire 2018-2019 Semestre2 1 12un1 un 27 1 2 12un 1 9 un 1 n 2 27 3 7 1 2 1 2 3un 1 n donc un 2 un 1 n 2 27 3 9 3 1 2 Par suite : : n : un 1 un n 2 9 3 1 2)a) on a: vn 1 un 1 n 1 3 1 2 1 1 1 Donc : vn 1 un n 2 n 1 un n 2 9 3 3 9 3 1 1 1 vn 1 un n donc vn 1 vn 9 3 9 un 2 vn n Donc est une suite géométrique de raison 1 et de premier terme v0 1 9 2) b)écrire vn et un en fonction de n vn n q un n 2) Montrer que 0 n un est une suite strictement croissante un 3) Montrer que un 1 un 2 Et en déduire que : un n u0 u0 2 Solution : 1) montrons par récurrence que 1 un n 0 1étapes : n=0 on a : 1 u0 0 3étapes : Montrons alors que : 1 est une suite géométrique de raison 1 et de premier terme v0 1 9 un 1 0 donc : 1 un 2 On a : 1 un donc : 1 un 2 2 donc : n 1 1 1 Puisque : un vn n donc un 3 9 3 n k n 2) c) sn uk u0 u1 ... un ?? k 0 on a vn n et wn n 1 un 2 2 ) Montrons que un n un 1 un sont deux suites 1 1 et q donc 9 3 k n k n k 0 k 0 n 1 n 0 est une suite strictement croissante donc sn uk vk wk k 0 0 un 1 1 un 2 0 donc 1 un 1 un 2 d’où : 1 u n 1 alors : 0 un donc : 1 n géométriques de raison q k n un et puisque : 0 0 ?? 2 1 2 n 1 Donc : vn v0 q vn n 9 n 1 un vn wn avec wn 3 n n Donc la proposition est vraie pour n=0 2étapes :Supposons que: 1 un 0 q On a 1) Montrer que 1 un un 2 un et puisque : 1 un 2 alors : un 1 un un un 2 0 et 1 un 2 un 0 un 2 0 donc un n est une suite strictement croissante n 1 un 1 1 3) Montrons que un 1 n 1 1 n 1 n 1 un 2 9 1 3 1 9 3 sn uk v0 w0 1 1 1 1 8 9 2 3 Soit n on a : u u car u k 0 1 1 n n croissante n 0 9 3 k n n k n 21 1 1 1 1 uk 8 89 2 2 k 0 Exercice31:soit un un 1 u 2 n u 1;0 0 un n n Prof/ATMANI NAJIB n Donc : la suite définie par : 2 un 2 u0 cad et puisque : un Donc : un 1 Année Scolaire 2018-2019 Semestre2 0 alors : un 2 u0 1 2 un un 2 un 1 2 u0 un 2 u0 n 8 un 1 on a : 0 3)Soit n Donc : 0 un 1 un 2 u0 un 2 u0 En donnant à n des valeurs on trouve : u0 0 u1 2 u0 0 u2 u1 2 u1 ……… un 2 0 un 1 0 u n 2 u0 un 1 2 u0 Le produit des inégalités donne : 0 Donc : un u0 u0 2 n un u0 u0 2 n n C’est en forgeant que l’on devient forgeron » Dit un proverbe. C’est en s’entraînant régulièrement aux calculs et exercices Que l’on devient un mathématicien Exercice32:1) La population d’un village de montagne diminue tous les ans de 20 %. Sachant qu’en 1996 elle était de 1 875 habitants, compléter le tableau suivant : Année 1996 1997 1998 1999 2000 Nombre d’habitants 2) Montrer que les nombres d’habitants sont des termes d’une suite dont on déterminera la nature et la raison. 3) À l’aide de la calculatrice ou d’un tableur : a) Déterminer la population de ce village en 2010 b) Donner l’année d’extinction de ce village si on suppose la diminution de la population constante Prof/ATMANI NAJIB Année Scolaire 2018-2019 Semestre2 9