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Mathématiques · BTS & DUT (EST) — BTS

Suites numériques

Le cours expliqué simplement, les questions que tous les élèves se posent et des exercices type examen national. Programme marocain, gratuit.

📘 Fiche de cours

L'essentiel du cours

  • Définition : Une suite $(u_n)_{n \in \mathbb{N}}$ est une fonction définie sur $\mathbb{N}$ (ou une partie de $\mathbb{N}$).
  • Suites arithmétiques : $u_{n+1} = u_n + r$. Terme général : $u_n = u_0 + nr$.
  • Suites géométriques : $u_{n+1} = q \cdot u_n$. Terme général : $u_n = u_0 \cdot q^n$.
  • Théorème de convergence monotone : Toute suite croissante et majorée est convergente. Toute suite décroissante et minorée est convergente.

Méthodes à maîtriser

  • Raisonnement par récurrence : 1) Initialisation, 2) Hérédité (supposer $P(n)$ vraie, montrer $P(n+1)$ vraie), 3) Conclusion.
  • Étude de monotonie : Étudier le signe de $u_{n+1} - u_n$.
  • Suites adjacentes : $(u_n)$ croissante, $(v_n)$ décroissante et $\lim_{n \to +\infty} (u_n - v_n) = 0$.

Exemples corrigés

  • Récurrence : Montrer que $u_n > 0$. Si $u_0 > 0$ et $u_{n+1} = \sqrt{u_n+2}$, alors $u_n > 0$ est vrai par récurrence.
  • Limite : Si $u_{n+1} = f(u_n)$ avec $f$ continue et $u_n \to \ell$, alors $f(\ell) = \ell$.

Erreurs fréquentes

  • Oublier l'initialisation dans la récurrence.
  • Confondre suite arithmétique ($u_{n+1} - u_n = r$) et géométrique ($u_{n+1}/u_n = q$).
  • Affirmer qu'une suite est convergente juste parce qu'elle est majorée (il faut aussi qu'elle soit croissante).

🌉 Jisr : les mots du chapitre FR ⇄ AR

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Défi flash : 4 questions

Sans compte

🎯 Suites numériques

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La suite $u_n = 5 \cdot 2^n$ est :

❓ Questions fréquentes

C'est quoi la différence entre une suite et une fonction ?

Une fonction est définie sur un intervalle de $\mathbb{R}$ (valeurs continues), tandis qu'une suite est définie sur $\mathbb{N}$ (valeurs discrètes, comme des points isolés).

💡 À retenir : La suite est une fonction dont l'ensemble de départ est $\mathbb{N}$.

Kifach n3ref wach suite arithmétique wla géométrique ?
  1. Calcule $u_{n+1} - u_n$. Si c'est un nombre constant $r$, elle est arithmétique.
  2. Calcule $u_{n+1} / u_n$. Si c'est un nombre constant $q$, elle est géométrique.

💡 À retenir : Arithmétique = addition, Géométrique = multiplication.

Est-ce qu'une suite bornée est forcément convergente ?

Non. Exemple : $u_n = (-1)^n$. Elle est bornée entre -1 et 1, mais elle n'a pas de limite (elle oscille).

💡 À retenir : Bornée + monotone = convergente.

Chno hiya l'utilité dyal l'istidlal b tarajo3 ?

C'est l'outil principal pour démontrer des propriétés sur les suites qui dépendent d'un entier naturel $n$ (ex: $u_n > 0$ ou $u_n \leq 5$).

💡 À retenir : Sans récurrence, on ne peut pas prouver la plupart des propriétés des suites définies par récurrence.

Kifach n7seb la limite dyal suite u{n+1} = f(un) ?
  1. Tu dois d'abord prouver que la suite est convergente (monotone et bornée).
  2. Tu résous l'équation $f(\ell) = \ell$.

💡 À retenir : La limite est un point fixe de la fonction $f$.

Si un to +infty et vn to -infty, que vaut un + vn ?

C'est une forme indéterminée. Il faut factoriser ou utiliser les règles de calcul sur les limites pour lever l'indétermination.

💡 À retenir : Ne jamais conclure directement sur une forme indéterminée.

Est-ce que toute suite croissante tend vers +infty ?

Non, seulement si elle n'est pas majorée. Si elle est majorée, elle converge vers une limite finie.

💡 À retenir : Croissante + majorée = convergente.

Comment montrer qu'une suite est adjacente ?

Il faut vérifier trois conditions : 1) $(u_n)$ croissante, 2) $(v_n)$ décroissante, 3) $\lim_{n \to +\infty} (u_n - v_n) = 0$.

💡 À retenir : Les suites adjacentes convergent vers la même limite.

Est-ce que le terme général d'une suite est toujours une formule avec n ?

Oui, pour les suites explicites. Pour les suites récurrentes, on n'a pas toujours une formule explicite simple.

💡 À retenir : Une suite peut être définie par $u_{n+1} = f(u_n)$ sans avoir de formule directe en $n$.

Chno hiya l'importance dyal l'adad q f suite géométrique ?

Si $|q| < 1$, la suite tend vers 0. Si $q = 1$, elle est constante. Si $q > 1$, elle diverge vers $\pm \infty$.

💡 À retenir : La raison $q$ détermine le comportement à l'infini.

Est-ce que je peux utiliser la dérivée pour étudier la monotonie d'une suite ?

Oui, si $u_n = f(n)$, alors le signe de $f'(x)$ donne le sens de variation de la suite.

💡 À retenir : $f$ croissante sur $[0, +\infty[$ implique $(u_n)$ croissante.

Pourquoi on étudie souvent u{n+1} - un ?

Parce que le signe de cette différence nous donne directement si la suite augmente (positif) ou diminue (négatif).

💡 À retenir : $u_{n+1} - u_n > 0 \iff$ suite croissante.

✍️ Exercices type examen national

Exercice 1

Soit $(u_n)$ la suite définie par $u_0 = 1$ et $u_{n+1} = \frac{1}{2}u_n + 1$.

  1. Montrer par récurrence que $u_n < 2$ pour tout $n \in \mathbb{N}$.
  2. Montrer que $(u_n)$ est croissante.
  3. En déduire qu'elle est convergente et calculer sa limite.
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Exercice 2

Soit $(v_n)$ une suite géométrique de raison $q = 1/3$ et $v_0 = 9$.

  1. Exprimer $v_n$ en fonction de $n$.
  2. Calculer la somme $S_n = v_0 + v_1 + \dots + v_n$.
  3. Déterminer $\lim_{n \to +\infty} S_n$.
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Exercice 3

Soit $u_{n+1} = \sqrt{u_n + 6}$ avec $u_0 = 0$.

  1. Montrer que $0 \leq u_n \leq 3$.
  2. Montrer que $(u_n)$ est croissante.
  3. Déterminer la limite de $(u_n)$.
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