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Leçon 16 — Suites numériques

Suite comme fonction de domaine ℕ. Récurrences, monotonie, bornitude. Antichambre des limites.

Used in: 1.º ano do EM (15 anos) · Math B japonês (cap. 数列) · Calculus I — US — preview

(an)nN,an=f(n)(a_n)_{n \in \mathbb{N}}, \quad a_n = f(n)
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Rigorous notation, full derivation, hypotheses

Définition et propriétés

Comment décrire une suite

  1. Formule explicite (terme général) : an=2n+1a_n = 2n + 1 — termes 3,5,7,9,3, 5, 7, 9, \ldots
  2. Récurrence : a1=1a_1 = 1, an+1=an+2a_{n+1} = a_n + 2 — même résultat.
  3. Description : « n-ième nombre premier » — 2,3,5,7,11,13,2, 3, 5, 7, 11, 13, \ldots (sans formule fermée).

Monotonie

  • Croissante : an+1>anna_{n+1} > a_n \quad \forall n.
  • Non-décroissante : an+1ana_{n+1} \geq a_n.
  • Décroissante : an+1<ana_{n+1} < a_n.
  • Constante : an+1=ana_{n+1} = a_n.

Bornitude

(an)(a_n) est bornée s'il existe M>0M > 0 avec anM|a_n| \leq M pour tout nn. Bornée supérieurement si anM+a_n \leq M_+ ; inférieurement si anMa_n \geq M_-.

Convergence intuitive (formalisée à la Leçon 19)

(an)(a_n) converge vers LL si « ana_n se rapproche arbitrairement de LL quand nn est grand ». Formellement (Leçon 41 — Trim 5) : limnan=L    \eps>0,N:nNanL<\eps\lim_{n \to \infty} a_n = L \iff \forall \eps > 0, \exists N : n \geq N \Rightarrow |a_n - L| < \eps

Suites célèbres

NomDéfinitionTermes
Naturelsan=na_n = n1,2,3,1, 2, 3, \ldots
Carrésan=n2a_n = n^21,4,9,16,1, 4, 9, 16, \ldots
Harmoniquean=1/na_n = 1/n1,1/2,1/3,1, 1/2, 1/3, \ldots
FibonacciFn+2=Fn+1+FnF_{n+2} = F_{n+1} + F_n, F1=F2=1F_1 = F_2 = 11,1,2,3,5,8,13,1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, \ldots
Géométriquean=qna_n = q^nq,q2,q3,q, q^2, q^3, \ldots

Exercise list

35 exercises · 8 with worked solution (25%)

Application 16Understanding 18Modeling 1
  1. Ex. 16.1Application
    Écrivez les 5 premiers termes de an=2n+1a_n = 2n + 1.
  2. Ex. 16.2Application
    Écrivez les 5 premiers termes de an=(1)n/na_n = (-1)^n / n.
  3. Ex. 16.3ApplicationAnswer key
    Écrivez les 5 premiers termes de an=n2na_n = n^2 - n.
  4. Ex. 16.4Application
    Trouvez le terme général de 1,3,5,7,9,1, 3, 5, 7, 9, \ldots
  5. Ex. 16.5Application
    Trouvez le terme général de 2,5,10,17,26,2, 5, 10, 17, 26, \ldots (Indice : n2+1n^2 + 1.)
  6. Ex. 16.6Application
    Trouvez le terme général de 1/2,1/4,1/8,1/16,1/2, 1/4, 1/8, 1/16, \ldots
  7. Ex. 16.7Application
    Trouvez le terme général de 1,1,1,1,1,-1, 1, -1, 1, -1, \ldots
  8. Ex. 16.8Application
    Calculez a20a_{20} pour an=3n1a_n = 3n - 1.
  9. Ex. 16.9Application
    Pour quel nn a-t-on an=100a_n = 100 si an=2n4a_n = 2n - 4 ? (Rép : n=52n = 52.)
  10. Ex. 16.10ApplicationAnswer key
    Combien de termes de la suite an=5n1a_n = 5n - 1 sont inférieurs à 200 ?
  11. Ex. 16.11Application
    Suite : a1=2a_1 = 2, an+1=3an+1a_{n+1} = 3 a_n + 1. Calculez les 5 premiers termes.
  12. Ex. 16.12Application
    Fibonacci : F1=F2=1F_1 = F_2 = 1, Fn+2=Fn+1+FnF_{n+2} = F_{n+1} + F_n. Calculez jusqu'à F10F_{10}.
  13. Ex. 16.13Application
    Suite : a1=1a_1 = 1, an+1=an+2na_{n+1} = a_n + 2n. Calculez jusqu'à a5a_5.
  14. Ex. 16.14Application
    Montrez que la suite de Fibonacci satisfait Fn2Fn1Fn+1=(1)n1F_n^2 - F_{n-1} F_{n+1} = (-1)^{n-1} (identité de Cassini).
  15. Ex. 16.15Application
    Trouvez la formule explicite pour a1=1a_1 = 1, an+1=2ana_{n+1} = 2 a_n. (Géométrique.)
  16. Ex. 16.16Application
    Suite : a1=5a_1 = 5, an+1=an2a_{n+1} = a_n - 2. Terme général ?
  17. Ex. 16.17Understanding
    Montrez par récurrence que an=2n1a_n = 2^n - 1 satisfait a1=1a_1 = 1, an+1=2an+1a_{n+1} = 2 a_n + 1.
  18. Ex. 16.18UnderstandingAnswer key
    Suite a1=1a_1 = 1, an+1=(an+2/an)/2a_{n+1} = (a_n + 2/a_n)/2 (itération de Newton pour 2\sqrt 2). Calculez a2,a3,a4a_2, a_3, a_4. Comparez avec 21,4142\sqrt 2 \approx 1{,}4142.
  19. Ex. 16.19Understanding
    Montrez que la suite an+1=an22a_{n+1} = a_n^2 - 2 avec a1=3a_1 = 3 explose (tend vers l'infini).
  20. Ex. 16.20Understanding
    Modélisez la suite « nombre de paires de lapins au nn-ième mois » (Fibonacci) et justifiez la récurrence.
  21. Ex. 16.21Understanding
    Montrez que an=(n+1)/na_n = (n+1)/n est décroissante et bornée inférieurement par 1.
  22. Ex. 16.22Understanding
    Montrez que an=21/na_n = 2 - 1/n est croissante et bornée supérieurement par 2.
  23. Ex. 16.23Understanding
    La suite an=(1)nna_n = (-1)^n n est-elle bornée ? Croissante ?
  24. Ex. 16.24UnderstandingAnswer key
    Montrez que an=1/n2a_n = 1/n^2 est décroissante et bornée par 1.
  25. Ex. 16.25Understanding
    Pour quel nn a-t-on an=1/n<0,001a_n = 1/n < 0{,}001 ?
  26. Ex. 16.26Understanding
    Montrez que an=(1+1/n)na_n = (1 + 1/n)^n est croissante. (Difficile — aperçu du nombre ee.)
  27. Ex. 16.27UnderstandingAnswer key
    La suite an=sin(n)a_n = \sin(n) est-elle bornée ? Convergente ?
  28. Ex. 16.28UnderstandingAnswer key
    Pour la suite an=n/(n+1)a_n = n/(n+1), calculez à partir de quel nn on a an>0,99a_n > 0{,}99.
  29. Ex. 16.29Understanding
    Vers quelle valeur « se rapproche » an=1/na_n = 1/n quand nn \to \infty ?
  30. Ex. 16.30Understanding
    Vers quelle valeur « se rapproche » an=(n+5)/na_n = (n + 5)/n quand nn \to \infty ? (Rép : 11.)
  31. Ex. 16.31Understanding
    La suite an=(1)na_n = (-1)^n converge-t-elle ? Justifiez intuitivement.
  32. Ex. 16.32Understanding
    Vers quelle valeur se rapproche an=(3n2+2)/(n2+1)a_n = (3n^2 + 2)/(n^2 + 1) ?
  33. Ex. 16.33Understanding
    La suite an=2na_n = 2^n est-elle convergente ?
  34. Ex. 16.34UnderstandingAnswer key
    Vers quoi se rapproche la suite an=(1/2)na_n = (1/2)^n ?
  35. Ex. 16.35ModelingAnswer key
    Modélisez la température d'un café qui refroidit : Tn=900,9n+25T_n = 90 \cdot 0{,}9^n + 25 par minute. Vers quelle valeur tend-elle ?

Sources de cette leçon

Updated on 2026-04-30 · Author(s): Clube da Matemática

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