TerminaleAnalyse

Suites géométriques et théorèmes de comparaison

24 min5 exercicesSéquence 2.2Terminale

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Durée : 24 min

Limite de qnq^n selon les valeurs de qq

Pour une suite géométrique un=qnu_n = q^n, le comportement à l'infini dépend entièrement de la raison qq :


Valeur de qqlimn+qn\lim_{n\to+\infty} q^n
|---|---|





q>1q > 1++\infty
q=1q = 111 (suite constante)
1<q<1-1 < q < 100
q=1q = -1pas de limite (oscille entre 1-1 et 11)
q1q \leqslant -1pas de limite

Exemple : limn+0,5n=0\lim_{n\to+\infty} 0{,}5^n = 0 car 1<0,5<1-1 < 0{,}5 < 1. Mais limn+1,5n=+\lim_{n\to+\infty} 1{,}5^n = +\infty car 1,5>11{,}5 > 1.

Théorèmes de comparaison

Théorème de comparaison (cas infini) : si, à partir d'un certain rang, unvnu_n \geqslant v_n et limvn=+\lim v_n = +\infty, alors limun=+\lim u_n = +\infty (et de façon symétrique pour -\infty).

Théorème des gendarmes (ou d'encadrement) : si, à partir d'un certain rang, vnunwnv_n \leqslant u_n \leqslant w_n, et si limvn=limwn=\lim v_n = \lim w_n = \ell, alors limun=\lim u_n = \ell.

Exemple d'application : soit un=sin(n)nu_n = \dfrac{\sin(n)}{n}. On sait que 1sin(n)1-1 \leqslant \sin(n) \leqslant 1, donc :

1nun1n-\dfrac{1}{n} \leqslant u_n \leqslant \dfrac{1}{n}

Comme 1n0-\dfrac{1}{n} \to 0 et 1n0\dfrac{1}{n}\to 0, le théorème des gendarmes donne limun=0\lim u_n = 0.

Méthode : ces théorèmes sont précieux lorsqu'on ne peut pas calculer directement la limite (suite trop complexe, présence de sin\sin, cos\cos, ou de termes oscillants).

Exercices

Quelle est la limite de un=(0,8)nu_n = (0{,}8)^n quand n+n \to +\infty ?

La suite un=(2)nu_n = (-2)^n tend vers ++\infty quand n+n \to +\infty.

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