Suites définies par récurrence


  • F

    Bonjour,

    Voici un exercice sur le thème des suites définies par récurrence. Les calculs sont assez simples, mais la logique autour de plusieurs suites liées entre elles...

    Deux suites unu_nun et vnv_nvn sont définies ainsi :
    un+1=2un−vnu_{n+1}=2u_n-v_nun+1=2unvn et u0=2u_0=2u0=2,
    vn+1=un+4vnv_{n+1}=u_n+4v_nvn+1=un+4vn et v0=−1v_0=-1v0=1.

    1. Montrer que la suite pnp_npn, définie par : pn=un+vnp_n=u_n+v_npn=un+vn, est géométrique,
    2. Démontrer le résultat qui en découle : vn+1=3n+3vnv_{n+1}=3^n+3v_nvn+1=3n+3vn,
    3. Prouver que la suite znz_nzn définie par zn=vn3nz_n=\dfrac{v_n}{3^n}zn=3nvn est arithmétique.

      1. Comme on peux manipuler directement un+1u_{n+1}un+1 et vn+1v_{n+1}vn+1,
        on exprime la suite pnp_npn avec :
        pn+1=un+1+vn+1=2un−vn+un+4vn=3un+3vn=3×(un+vn)p_{n+1}=u_{n+1}+v_{n+1}=2u_n-v_n+u_n+4v_n=3u_n+3v_n=3\times(u_n+v_n)pn+1=un+1+vn+1=2unvn+un+4vn=3un+3vn=3×(un+vn)
        Soit pn+1=3×pnp_{n+1}=3\times p_npn+1=3×pn, une suite géométrique de raison q=3q=3q=3.
        Plus explicitement on a : pn=p0×3n=u0+v0=1×3n=3np_n=p_0\times 3^n=u_0+v_0=1\times 3^n=3^npn=p0×3n=u0+v0=1×3n=3n.
      1. Avec un regroupement judicieux (pas facile à voir) on a :
        vn+1=un+4vn=(un+vn)+3vn=pn+3vn=3n+3vnv_{n+1}=u_n+4v_n=(u_n+v_n)+3v_n=p_n+3v_n=3^n+3v_nvn+1=un+4vn=(un+vn)+3vn=pn+3vn=3n+3vn. CQFD
      1. Pour savoir si la suite znz_nzn est arithmétique on exprime la différence :
        zn+1−zn=vn+13n+1−vn3n=3n+3vn3n+1−vn3nz^{n+1}-z^n=\dfrac{v_{n+1}}{3^{n+1}}-\dfrac{v_n}{3^n}=\dfrac{3^n+3v_n}{3^{n+1}}-\dfrac{v_n}{3^n}zn+1zn=3n+1vn+13nvn=3n+13n+3vn3nvn
        Ouf tous les calculs se simplifient ! En effet :
        zn+1−zn=3n3n+1+3vn3n+1−vn3n=13+vn3n−vn3n=13z^{n+1}-z^n=\dfrac{3^n}{3^{n+1}}+\dfrac{3v_n}{3^{n+1}}-\dfrac{v_n}{3^n}=\dfrac{1}{3}+\dfrac{v_n}{3^n}-\dfrac{v_n}{3^n}=\dfrac{1}{3}zn+1zn=3n+13n+3n+13vn3nvn=31+3nvn3nvn=31.
        C'est une constante, znz_nzn est une suite arithmétique de raison r=13r=\dfrac{1}{3}r=31.

    J'espère que c'est bon, car c'est exercice m'a donné beaucoup de mal !
    Merci beaucoup pour la vérification,

    @+ 😄


  • mtschoon

    Bonjour,

    Cela me parait tout fait bon ! Bravo !

    Tu peux même ajouter que (zn)(z_n)(zn) est la suite arithmétique de raison r=13r=\frac{1}{3}r=31 et de premier terme z0=v0=−1z_0=v_0=-1z0=v0=1


  • F

    Merci pour ta réponse.
    J'ai oublié de mettre les parenthèses autour des noms des suites, à ne pas confondre avec le rangnnn de chacune d'elles.


  • mtschoon

    De rien... je n'ai rien eu à faire .

    C'est exact pour l'oubli des parenthèses ( pour le nom des suites ) , mais personne n'est parfait !

    Tu as fait du très bon travail !


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