
Exercice 1:
Q.1. (a) On a, pour tout x∈R,
f(x)−x=−1
2(x−a)(x−b).
On calcule, pour tout x∈R,
f◦f(x) = x2−x4/8,
et on factorise f◦f(x)−xpar f(x)−x,
f◦f(x)−x=2−x−x2/2x2−2x/4
=1
8x(2 −x)(x−a)(x−b).
(b) Le tableau de variation de fest le suivant.
x
f(x)
−∞ 0+∞
−∞−∞
22
−∞−∞
a
a
b
b
2
0
On a donc
f([−∞;a[) =] − ∞;a[
et
f◦f([0; b[) = f(]b; 2]) = [0; b[.
Q.2. L’intervalle ]− ∞;a[est stable par fdonc dans le cas où u0< a tous les termes de la suite (un)n⩾0
sont dans ]−∞;a[. De plus on a, pour tout x < a, f(x)−x < 0donc la suite (un)n⩾0est décroissante.
Si elle convergeait vers un réel ℓ, la continuité de fentrainerait que f(ℓ) = ℓdonc que ℓ=aou ℓ=b.
Mais sa décroissance entrainerait aussi ℓ⩽u0. On obtient une contradiction car on a u0< a < b.
On conclut que l’on a lim
n→+∞=−∞.
Q.3. L’intervalle [0; b[est stable par f◦fdonc avec u0∈[0; b[on obtient que tous les termes de la suite
(u2n)n⩾0sont dans [0; b[.
De plus on a, pour tout x∈[0; b[, f ◦f(x)−x < 0donc la suite (u2n)n⩾0est décroissante.
Décroissante et minorée par 0elle converge. Sa limite ℓvérifie f◦f(ℓ) = ℓcar f◦fest continue et on
a aussi 0⩽ℓ⩽u0< b, donc on a ℓ= 0.
On conclut que lim
n→+∞u2n= 0. La fonction fétant continue avec u2n+1 =f(u2n)on obtient que l’on a
lim
n→∞ u2n+1 =f(0) = 2
On conclut que la suite (un)n⩾0diverge.
Q.4. (a) La fonction fétant continue on a f(ℓ) = ℓdonc ℓ=aou ℓ=b. De plus fest dérivable avec
f′(ℓ) = −ℓdonc on a |f′(ℓ)|>1.
Soit r∈]1; |f′(ℓ)|[. Avec
lim
x→ℓ
f(x)−ℓ
x−ℓ
=f′(ℓ)
©LEM6-CASABLANCA 2 / 10 MPSI1/MPSI2