Programme

Maths (Spé) — Analyse

Suites — Récurrence et convergence

Raisonnement par récurrence, monotonie, convergence, théorèmes

Résumé synthétiqueFiche en 4 sectionsQuiz de 10 questionsGratuit, sans pub

Résumé

Le raisonnement par récurrence permet de démontrer qu'une propriété $P(n)$ est vraie pour tout entier $n \geq n_0$ en deux étapes : l'initialisation (vérifier $P(n_0)$) et l'hérédité (montrer que $P(n) \Rightarrow P(n+1)$). C'est l'outil fondamental pour les suites définies par récurrence. Une suite $(u_n)$ est croissante si $u_{n+1} \geq u_n$ pour tout $n$, décroissante si $u_{n+1} \leq u_n$. Une suite est convergente si elle admet une limite finie $\ell$ quand $n$ tend vers $+\infty$. Le théorème de convergence monotone affirme que toute suite croissante majorée converge, et que toute suite décroissante minorée converge. Deux suites adjacentes (l'une croissante, l'autre décroissante, leur différence tendant vers $0$) convergent vers la même limite.

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Questions fréquentes

Les points clés à retenir sur Suites — Récurrence et convergence, extraits du quiz de révision.

Les deux étapes d'un raisonnement par récurrence sont :
Réponse :
Initialisation et hérédité
Le raisonnement par récurrence comporte l'initialisation (vérifier $P(n_0)$) et l'hérédité (montrer $P(n) \Rightarrow P(n+1)$). Les deux étapes sont indispensables.
Pour montrer qu'une suite est croissante, on peut étudier le signe de :
Réponse :
$u_{n+1} - u_n$
Si $u_{n+1} - u_n \geq 0$ pour tout $n$, la suite est croissante. C'est la méthode la plus courante. On peut aussi étudier $\dfrac{u_{n+1}}{u_n}$ si les termes sont strictement positifs.
Le théorème de convergence monotone affirme que :
Réponse :
Toute suite croissante majorée converge
Le théorème affirme que toute suite croissante et majorée converge vers une limite finie, et que toute suite décroissante et minorée converge. La monotonie seule ne suffit pas.
Si $u_{n+1} = f(u_n)$ et $(u_n)$ converge vers $\ell$, alors :
Réponse :
$\ell = f(\ell)$
Si $(u_n)$ converge vers $\ell$ et que $f$ est continue, en passant à la limite dans $u_{n+1} = f(u_n)$ on obtient $\ell = f(\ell)$. La limite est donc un point fixe de $f$.