Les suites numériques exercices corrigés – 1Bac
📋Exercice : Questions de cours (Suites numériques)
Donner la définition d’une suite numérique. Qu’appelle-t-on terme général d’une suite ?
Quelle est la différence entre une suite définie explicitement et une suite définie par récurrence ? Donner un exemple pour chaque type.
Définir une suite majorée, une suite minorée et une suite bornée. Donner un exemple pour chaque cas.
Définir une suite croissante, une suite décroissante et une suite constante. Comment étudie-t-on la monotonie d’une suite ?
Donner la définition d’une suite arithmétique. Quelle est la formule de son terme général ?
Donner la formule de la somme des termes consécutifs d’une suite arithmétique. Définir chaque élément de la formule.
Donner la définition d’une suite géométrique. Quelle est la formule de son terme général ?
Donner la formule de la somme des termes consécutifs d’une suite géométrique. Que devient cette formule lorsque \( q = 1 \) ?
Comment démontrer par récurrence qu’une suite est minorée ou majorée ? Donner un exemple tiré du cours.
Énoncer la propriété fondamentale de la monotonie d’une suite. Que peut-on en déduire pour une suite croissante et pour une suite décroissante ?
Suite numérique : Soit \( p \) un entier naturel. On pose \( I = \{ n \in \mathbb{N} \mid n \geq p \} \). Toute fonction numérique \( u \) définie sur \( I \) est appelée une suite numérique.
Terme général : L’image par \( u \) d’un entier \( n \) de \( I \) est notée \( u_n \). \( u_n \) est appelé le terme général de la suite \( u \).
Suite explicite : C’est une suite où le terme général est une fonction connue de l’entier \( n \).
Suite récurrente : C’est une suite définie par son premier terme et par une relation qui permet de calculer un terme à partir d’un ou de plusieurs termes précédents.
Suite majorée : Il existe un réel \( M \) tel que \( (\forall n \in I) : u_n \leq M \).
Suite minorée : Il existe un réel \( m \) tel que \( (\forall n \in I) : u_n \geq m \).
Suite bornée : Elle est à la fois majorée et minorée. Équivalent : \( (\exists M \in \mathbb{R}^+) (\forall n \in I) : |u_n| \leq M \).
Suite croissante : \( (\forall n \in I) : u_{n+1} \geq u_n \).
Suite décroissante : \( (\forall n \in I) : u_{n+1} \leq u_n \).
Suite constante : \( (\forall n \in I) : u_{n+1} = u_n \).
Méthode : Pour étudier la monotonie, on calcule \( u_{n+1} – u_n \) et on étudie son signe.
Définition : Une suite \( (u_n) \) est arithmétique s’il existe un réel \( r \) tel que \( (\forall n \in I) : u_{n+1} = u_n + r \). \( r \) est appelé la raison.
Terme général : \( u_n = u_p + (n-p) \times r \) pour tout \( n \geq p \).
- \( u_p \) : premier terme de la somme
- \( (n – p + 1) \) : nombre de termes
- \( \frac{u_n + u_p}{2} \) : moyenne des termes extrêmes
Définition : Une suite \( (u_n) \) est géométrique s’il existe un réel \( q \) tel que \( (\forall n \in I) : u_{n+1} = q \times u_n \). \( q \) est appelé la raison.
Terme général : \( u_n = u_p \times q^{n-p} \) pour tout \( n \geq p \).
Soit \( S_n = u_p + u_{p+1} + \dots + u_n \).
Pour montrer qu’une suite est minorée ou majorée par un réel \( m \) ou \( M \), on utilise le raisonnement par récurrence :
- Initialisation : Vérifier que la propriété est vraie pour le premier terme.
- Hérédité : Supposer que la propriété est vraie pour un rang \( n \) et montrer qu’elle l’est aussi pour \( n+1 \).
Propriété : Soit \( (u_n)_{n \geq p} \) une suite numérique.
- Si \( (u_n) \) est croissante, alors \( (\forall n \geq p) : u_n \geq u_p \).
- Si \( (u_n) \) est décroissante, alors \( (\forall n \geq p) : u_n \leq u_p \).
📝Exercice 1 :
Soit \((u_n)_n\) la suite définie par :
\[ u_n = 2n + 3 \quad \forall n \in \mathbb{N} \]
Calculer les quatre premiers termes de la suite \((u_n)_n\).
Calculer \( u_{n+1} – u_n \) pour tout \( n \in \mathbb{N} \).
Pour \( n = 0 \) :
Pour \( n = 1 \) :
Pour \( n = 2 \) :
Pour \( n = 3 \) :
Calculons \( u_{n+1} \) :
Calculons la différence :
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📝Exercice 2 : Suite explicite – Calculs de termes et recherche d’indice
On considère la suite \( (u_n) \) définie par :
\[ (\forall n \in \mathbb{N}^*) : u_n = 2 + \frac{3}{n} \]
Calculer les trois premiers termes de \( (u_n) \).
Calculer \( u_n + 1 \), \( u_{n+1} \), \( u_{2n} \) et \( u_{2n+1} \) pour tout \( n \in \mathbb{N}^* \).
Trouver l’indice \( n \) tel que \( u_n = \dfrac{43}{21} \).
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📝Exercice 3 : Suites récurrentes et récurrence
On considère les suites \( (u_n) \) et \( (v_n) \) définies respectivement par :
Calculer \( u_1 \), \( u_2 \), \( v_3 \) et \( v_4 \).
Montrer par récurrence que : \( \forall n \in \mathbb{N} \;,\; u_n = \dfrac{2}{2n+1} \).
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📝Exercice 4 : Suite majorée, minorée, bornée
Soit \( (u_n)_{n \in \mathbb{N}} \) la suite définie par :
\[ u_n = \frac{n+1}{2n+1} \quad \forall n \in \mathbb{N} \]
Montrer que : \( \forall n \in \mathbb{N} : \dfrac{1}{2} < u_n \leq 1 \).
Montrer que \( \forall n \in \mathbb{N} : \dfrac{1}{2} < u_n \leq 1 \).
En déduire que la suite est majorée, minorée et bornée.
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📝Exercice 5 : Suite récurrente avec racine carrée
Soit \( (u_n)_{n \in \mathbb{N}} \) la suite récurrente définie par :
Calculer les trois premiers termes de la suite.
Montrer par récurrence que : \( \forall n \in \mathbb{N} : 0 \leq u_n \).
Montrer par récurrence que : \( \forall n \in \mathbb{N} : u_n \leq 2 \).
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📝Exercice 6 : Suites récurrentes – Minoration et majoration par récurrence
1) On considère la suite \( (u_n) \) définie par :
Montrer que : \( (\forall n \in \mathbb{N}) : u_n \geq 3 \).
2) On considère la suite \( (u_n) \) définie par :
Montrer que : \( (\forall n \in \mathbb{N}) : 0 \leq u_n \leq 1 \).
Démontrer les propriétés par récurrence pour les deux suites.
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📝Exercice 7 :
Soit la suite \( (u_n) \) définie pour tout entier naturel \( n \) par :
Calculer les trois premiers termes de la suite \( (u_n) \).
Montrer par récurrence que : \( \forall n \in \mathbb{N} \;,\; u_n \geq n \).
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📝Exercice 8 : Étude de la monotonie d’une suite
Étudier la monotonie de la suite \( (u_n)_{n \in \mathbb{N}} \) dans les cas suivants :
\( u_n = \dfrac{3}{n+1} \)
\( u_n = n^2 + 2n \)
\( u_n = \sqrt{n+1} \)
\( u_n = (-1)^n \)
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📝Exercice 9 : Suite explicite – Étude complète
Pour tout \( n \in \mathbb{N} \), on donne :
\[ v_n = \frac{3n + 14}{n + 5} \]
Calculer les trois premiers termes de \( (v_n) \).
Est-ce que \( \dfrac{3}{2} \) est un terme de la suite \( (v_n) \) ?
Montrer que \( \forall n \in \mathbb{N} : \dfrac{14}{5} < v_n < 3 \).
Étudier la monotonie de \( (v_n) \).
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📝Exercice 10 : Suite récurrente – Minoration, monotonie et majoration
Soit \( (u_n) \) la suite définie par :
Calculer \( u_1 \) et \( u_2 \).
Montrer que \( (\forall n \in \mathbb{N}) : u_n > 3 \).
Montrer que \( (\forall n \in \mathbb{N}) : u_{n+1} – u_n = \dfrac{(1 – u_n)(u_n – 3)}{u_n} \).
Étudier la monotonie de la suite \( (u_n) \).
En déduire que \( (\forall n \in \mathbb{N}) : u_n \leq 6 \).
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📝Exercice 11 : Suite définie par une somme – Monotonie
Soit \( (u_n)_{n \in \mathbb{N}^*} \) la suite définie par :
\[ u_n = \sum_{k=1}^{n} \frac{2^k}{k} \quad \forall n \in \mathbb{N}^* \]
Étudier la monotonie de la suite \( (u_n) \).
Étudier la monotonie de la suite \( (u_n) \).
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📝Exercice 12 : Suite récurrente – Minoration, majoration et monotonie
Soit \( (u_n)_{n \in \mathbb{N}} \) la suite récurrente définie par :
Montrer que \( (u_n)_{n \in \mathbb{N}} \) est minorée par \( 2 \).
Montrer que \( (u_n)_{n \in \mathbb{N}} \) est majorée par \( 4 \).
Étudier la monotonie de la suite \( (u_n)_{n \in \mathbb{N}} \).
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📝Exercice 13 : Suite arithmétique – Raison, terme général et somme
Soit \( (U_n) \) une suite arithmétique telle que :
\[ U_5 = -2 \quad \text{et} \quad U_9 = -14 \]
Déterminer la raison \( r \) de la suite \( (U_n) \).
Déterminer \( U_n \) en fonction de \( n \) et calculer \( U_0 \).
Calculer \( S_n = U_0 + U_1 + \cdots + U_n \) en fonction de \( n \), puis calculer \( S_9 \).
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📝Exercice 14 : Suite récurrente – Transformation en suite arithmétique
Soit \( (u_n)_{n \in \mathbb{N}} \) la suite récurrente définie par :
On considère la suite \( (v_n)_{n \in \mathbb{N}} \) définie par :
Montrer que \( (v_n)_{n \in \mathbb{N}} \) est une suite arithmétique.
Écrire \( u_n \) en fonction de \( n \).
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📝Exercice 15 : Suite récurrente et transformation en suite arithmétique
Soit \( (u_n) \) une suite telle que :
Montrer que : \( (\forall n \in \mathbb{N}) : u_n > -2 \).
Étudier la monotonie de la suite \( (u_n) \).
Pour tout \( n \in \mathbb{N} \), on pose : \( v_n = \dfrac{1}{u_n + 2} \).
Montrer que \( (v_n) \) est une suite arithmétique.
Calculer \( u_n \) en fonction de \( n \).
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📝Exercice 16 : Suite géométrique – Raison et terme général
Soit \( (u_n)_n \) une suite géométrique telle que :
\[ u_1 = \frac{3}{2} \quad \text{et} \quad u_4 = \frac{3}{16} \]
Déterminer la raison \( q \) de la suite \( (u_n) \).
Écrire \( u_n \) en fonction de \( n \).
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📝Exercice 17 : Suite récurrente – Transformation en suite géométrique
Soit \( (u_n)_{n \in \mathbb{N}} \) la suite définie par :
On considère la suite \( (v_n)_{n \in \mathbb{N}} \) définie par :
Montrer que \( (v_n)_{n \in \mathbb{N}} \) est une suite géométrique.
Écrire \( u_n \) en fonction de \( n \).
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📝Exercice 18 :
Soit la suite \( (u_n) \) définie par :
Montrer que \( (\forall n \in \mathbb{N}) : u_n \leq 3 \).
Étudier la monotonie de \( (u_n) \) et déduire que \( (\forall n \in \mathbb{N}) : u_n \geq 2 \).
Pour tout \( n \in \mathbb{N} \), on pose : \( v_n = u_n – 3 \). Montrer que \( (v_n) \) est une suite géométrique.
Exprimer \( v_n \) en fonction de \( n \).
Calculer \( u_n \) en fonction de \( n \).
Pour tout \( n \in \mathbb{N} \), on pose : \( S_n = v_0 + v_1 + \cdots + v_n \).
Calculer \( S_n \) en fonction de \( n \).
Pour tout \( n \in \mathbb{N} \), on pose : \( T_n = u_0 + u_1 + \cdots + u_n \).
Calculer \( T_n \) en fonction de \( n \).
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📝Exercice 19 :
Soit \( (u_n) \) une suite telle que :
Montrer que : \( (\forall n \in \mathbb{N}) : u_n > 0 \).
Montrer que : \( (\forall n \in \mathbb{N}) : u_{n+1} \leq \dfrac{1}{7} u_n \).
En déduire la monotonie de la suite \( (u_n) \).
Montrer que : \( (\forall n \in \mathbb{N}) : 0 < u_n \leq \left( \dfrac{1}{7} \right)^n \).
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📝Exercice 20 : Suite récurrente – Encadrement, monotonie et transformation
Soit \( (u_n) \) la suite définie par :
Montrer par récurrence que : \( (\forall n \in \mathbb{N}) : 2 < u_n < 4 \).
Étudier la monotonie de \( (u_n) \).
Pour tout \( n \in \mathbb{N} \), on pose :
\( v_n = \dfrac{u_n – 4}{u_n – 2} \).
a) Montrer que la suite \( (v_n) \) est géométrique.
b) Exprimer \( v_n \) et \( u_n \) en fonction de \( n \).
a) Montrer que : \( (\forall n \in \mathbb{N}) : 4 – u_{n+1} \leq \dfrac{4}{5}(4 – u_n) \).
b) En déduire que : \( (\forall n \in \mathbb{N}) : 4 – u_n \leq \left( \dfrac{4}{5} \right)^n \).
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📝Exercice 21 : Suite récurrente d’ordre 2 – Transformation en suite géométrique
Soit \( (U_n)_{n \in \mathbb{N}} \) une suite telle que :
On pose : \( V_n = U_{n+1} – U_n \).
Montrer que \( (V_n) \) est une suite géométrique.
Pour tout \( n \in \mathbb{N} \), on pose : \( S_n = v_0 + v_1 + \cdots + v_{n-1} \).
Calculer \( S_n \) en fonction de \( n \).
Calculer \( U_n \) en fonction de \( n \).
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📝Exercice 22 : Suite récurrente – Étude complète
Soit \( (u_n) \) une suite telle que :
Montrer par récurrence que : \( (\forall n \in \mathbb{N}) : 0 < u_n \leq 1 \).
Montrer que la suite \( (u_n) \) est décroissante.
Montrer que : \( (\forall n \in \mathbb{N}) : \dfrac{1}{u_{n+1}} – 1 = 2\left( \dfrac{1}{u_n} – 1 \right) \).
En déduire que pour tout \( n \in \mathbb{N} : u_n = \frac{1}{2^n + 1} \).
Pour tout \( n \in \mathbb{N} \), on pose : \( S_n = \displaystyle\sum_{k=0}^{n} \dfrac{1}{u_k} \).
Calculer \( S_n \) en fonction de \( n \).
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📝Exercice 23 : Suite récurrente – Positivité, majoration et somme
Soit \( (u_n) \) une suite telle que :
Montrer que : \( (\forall n \in \mathbb{N}) : u_n > 0 \).
Montrer que : \( (\forall n \in \mathbb{N}) : u_{n+1} \leq \dfrac{3}{4} u_n \).
Montrer que \( (u_n) \) est décroissante.
Montrer que : \( (\forall n \in \mathbb{N}) : u_n \leq \left( \dfrac{3}{4} \right)^n \).
Pour tout \( n \in \mathbb{N} \), on pose : \( S_n = \displaystyle\sum_{k=0}^{n} u_k \).
Montrer que : \( (\forall n \in \mathbb{N}) : S_n \leq 4\left( 1 – \left( \dfrac{3}{4} \right)^n \right) \).
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Les suites numériques exercices corrigés – 1Bac
