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Serie2 SMIA-20

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Université Moulay Ismail Année universitaire 20-21

Faculté des Sciences Filières : SMIA


Département de Mathématiques Analyse (S1 )

Série n◦ 2
Exercice 1 :
On considère la suite de nombres réels (un ) dénie par un = 3n−1
2n+3
pour tout entier n.
1. Démontrer que cette suite est croissante et majorée.
lim un = 32 .
2. Démontrer, en utilisant la dénition de la limite d'une suite, que n→+∞

Exercice 2 :
Soit (un ) une suite dénie par la relation de récurrence un+1 = 12 un+1 + 1 et la donnée de
u0 .

1. (a) Montrer que si u0 ≤ 2 alors pour tout n ≥ 0, un ≤ 2 et que la suite (un )n∈N est
monotone.
(b) En déduire que la suite (un )n∈N est convergente et déterminer sa limite.
2. (a) Montrer que si u0 ≥ 2 alors pour tout n ≥ 0, un ≥ 2 et que la suite est monotone.
(b) En déduire que la suite (un )n∈N est convergente et déterminer sa limite.
3. (a) On pose vn = un − 2. Montrer que la suite (vn )n∈N est une suite géométrique de
raison 21 .
(b) En déduire une expression de un en fonction de n et u0 . Retrouver le résultat
des deux premières questions.
Exercice 3 :
Soient x, y ∈ R tels que x < y.
1. Vérier qu'il existe un entier naturel n tel que 1 < n(y − x).
2. Soit m = E(nx) + 1. Montrer que
m
x< <y
n

3. En utilisant 2), montrer qu'il existe α ∈ R\Q tel que :


x<α<y

4. Soit x ∈ R. Montrer qu'il existe une suite (xn )n d'éléments de Q (resp. R\Q) telle
que (xn ) converge vers x.

Exercice 4 :
Soient (un )n et (vn )n deux suites convergentes. On note `, `0 les limites respectives de
(un )n et (vn )n . On suppose que ` < ` . Montrer qu'il existe N tel que ∀ n ≥ N , un < vn .
0

Réciproque?
Exercice 5 :
Soit (un ) une suite de nombres réels.
1. On suppose que (u2n ) et (u2n+1 ) convergent vers la même limite `. Montrer que (un )
converge vers `.
2. Donner un exemple de suite telle que (u2n ) et (u2n+1 ) convergent mais (un ) diverge.
3. On suppose que les suites (u2n ), (u2n+1 ) et (u3n ) convergent. Montrer que la suite
(un ) converge.

4. Montrer que la suite (un ) dénie par


1
un = cos((n + )π)
n
est divergente.
n
(−1)k
5. Soit (un ) la suite dénie par : un =
X
.
k=0
k+1
Montrer que les suites (u2n ) et (u2n+1 ) sont adjacentes. En déduire que (un ) converge.
6. Soient a, b > 0 et (un )n , (vn )n les suites dénies par :
u0 = a, v0 = b et pour tout entier naturel n,
√ un + vn
un+1 = un vn , vn+1 =
2
Montrer que (un ) et (vn ) sont convergentes vers une même limite appelée moyenne
arithmético-géométrique de a et b.
Exercice 6 :
Soit (un ) une suite réelle. On suppose que (un ) n'est pas majorée. Montrer que (un )
admet une suite extraite (uϕ(n) ) qui diverge vers +∞.
Exercice 7 :
Étudier la nature des suites (un ) suivantes et donner leur limite éventuelle.
1. un = 3n e−3n
2. un = ln(2n2 − n) − ln(3n + 1)
√ √
3. un = n2 + n + 1 − n2 − n + 1
ln(n!)
4. un =
n2
1 3
5. un = (2 sin + cos n)n
n 4
Exercice 8 :
Soit θ ∈ R tel que θ 6= nπ pour tout n ∈ Z. On considère les suites (un ) et (vn ) dénies
par :
un = cos nθ , vn = sin nθ
1. Montrer que (un ) converge si et seulement si (vn ) converge (penser à une relation
entre les limites éventuelles).
2. En déduire que (un ) et (vn ) divergent (on pourra supposer le contraire, utilser
les relations démontrées dans 1) et remarquer que si ` = lim un , `0 = lim vn alors
`2 + `02 = 1).

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