Christophe Bertault — Mathématiques en MPSI LIMITE D’UNE SUITE
2) Pour tout n∈N, on pose : ǫn=xn−p2
2p2.
a) Montrer que pour tout n∈N: 0 ¶ǫn+1¶ǫ2
n.
b) Montrer que : ǫ1¶1
10, puis que pour
tout n∈N: 0 ¶ǫn¶1
102n−1.
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26 On note fla fonction x7−→ p2−xsur ]−∞, 2].
1) Pour quelles valeurs de u0peut-on définir une
suite (un)n∈Npar la relation « un+1=f(un)» ?
On suppose désormais que u0a une telle valeur.
2) Montrer que (un)n∈Nest bornée.
3) On cherche à présent les points fixes de f◦f.
a) Déterminer les points fixes de fet montrer
qu’ils sont points fixes de f◦f.
b) Montrer que les points fixes de f◦fsont ra-
cines d’un polynôme Pde degré 4.
c) Vérifier que Padmet −2 pour racine.
d) En déduire les points fixes de f◦f.
4) Montrer enfin que (un)n∈Nest convergente et dé-
terminer sa limite.
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27 Soit (un)n∈Nune suite réelle. On suppose que
pour tout n∈N:un+1=u2
n−1
4. Étudier la conver-
gence de (un)n∈Nen fonction de u0.
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28 1) On note fla fonction x7−→ ln(1+x)
pxsur R∗
+.
a) Montrer que ]0,1]est stable par f.
b) Montrer que fest croissante sur ]0,1].
c) Montrer que fpossède un et un seul point
fixe sur ]0,1].
2) Étudier la convergence de la suite (un)n∈Ndéfi-
nie par : u0=1 et pour tout n∈N:
un+1=ln(1+un)
pun
.
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29 Soit (un)n∈Nune suite. On suppose : u0>0
et que pour tout n∈N:un+1=v
u
tn
X
k=0
uk.
1) Exprimer un+1en fonction de unpour tout n∈N.
2) Étudier : lim
n→+∞un.
3) Étudier : lim
n→+∞(un+1−un), puis en déduire :
lim
n→+∞
un
ngrâce au théorème de Césaro.
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30 Soit (un)n∈Nune suite. On suppose : u0>0
et que pour tout n∈N:un+1=un+e−un.
1) Étudier lim
n→+∞un.
2) On pose pour tout n∈N:vn=eun.
a) Montrer que : lim
n→+∞(vn+1−vn) = 1.
b) En déduire : lim
n→+∞
un
ln ngrâce au théo-
rème de Césaro.
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5 COUPLES DE SUITES RÉCURRENTES
31 Soient (xn)n∈Net (yn)n∈Ndeux suites réelles.
On suppose : x0<y0et que pour tout n∈N:
xn+1=2xn+yn
3et yn+1=xn+2yn
3.
Montrer que les suites (xn)n∈Net (yn)n∈Nsont conver-
gentes de même limite — que l’on précisera.
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32 Soit x>1. On définit deux suites (un)n∈Net
(vn)n∈Nen posant : u0=x,v0=1 et pour tout
n∈N:un+1=un+vn
2et vn+1=2unvn
un+vn
.
Montrer que les suites (un)n∈Net (vn)n∈Nsont conver-
gentes de même limite — que l’on précisera.
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33 Soient a,b>0. On définit deux suites (an)n∈N
et (bn)n∈Nen posant : a0=a,b0=bet pour
tout n∈N:an+1=an+bn
2et bn+1=panbn.
Montrer que les suites (an)n∈N∗et (bn)n∈N∗sont conver-
gentes de même limite — appelée la moyenne arithmético-
géométrique de a et b mais qu’on N’essaiera PAS de dé-
terminer.
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6 SUITES DÉFINIES IMPLICITEMENT
34 Soient a,b∈Ravec a<bet f∈ C[a,b[,R
une fonction. On suppose que :
—fest strictement croissante sur [a,b[,
—f(a)¶0 et lim
x→bf(x) = +∞.
1) Pour tout n∈N, montrer que l’équation : f(x) = n
d’inconnue x∈[a,b[possède une et une seule
solution xn.
2) Étudier la monotonie de la suite (xn)n∈N.
3) Étudier : lim
n→+∞xn.
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35 Soient Iun intervalle et (fn)n∈Nune suite de fonc-
tions de Idans R. On suppose que pour tout n∈N:
— l’équation : fn(x) = 0 d’inconnue x∈Ipos-
sède une et une seule solution xn,
— la fonction fnest strictement croissante sur I,
— pour tout x∈I:fn(x)¶fn+1(x).
1) Conjecturer, à partir d’un dessin, le sens de mo-
notonie de la suite (xn)n∈N.
2) Prouver proprement cette conjecture.
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36 1) Montrer que l’équation : x+tan x=nd’in-
connue x∈i−π
2,π
2hpossède une et une seule
solution xnpour tout n∈N.
2) Étudier la nature de la suite (xn)n∈Net détermi-
ner sa limite, le cas échéant.
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