Demande vérification exercice concours général

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Waax22951
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Demande vérification exercice concours général

par Waax22951 » 07 Sep 2014, 19:52

Bonjour,
Je pense avoir réussi un exercice du concours général, mais ça me semble étrange puisque je n'y arrive d'ordinaire jamais..! (même si il m'a semblé plus simple que d'autres..)
Du coup, j'aimerais savoir si ma réponse est correcte, merci d'avance ! :)

Énoncé:
Etudier la convergence de la suite définie par et pour tout dans :
[CENTER][/CENTER]


Réponse:

Posons d'abord , la suite définie par récurrence par:


On a alors:

D'où

On en déduit qu'étudier la convergence de équivaut à étudier celle de .

Notons que pour tout n, . En effet, . Or, si , alors , donc on en déduit par récurrence le résultat.


Posons maintenant la propriété , définie pour tout entier naturel n par:
[CENTER] [/CENTER].
est bien vraie puisque .

Supposons maintenant que soit vraie et montrons que est aussi vrai.
Par hypothèse, on a .
D'où

On a donc bien démontré que , donc que pour tout n, .


Or, on a , d'où

Puisque , on en déduit que converge vers 1.



Tiruxa
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par Tiruxa » 08 Sep 2014, 10:05

Bonjour,

On a d'après l'énoncé, pour tout entier n,



donc .

Or tu démontres (sans détailler la récurrence) que

Cela impliquerait que ce qui est faux.

J'en déduis que la récurrence en question pose problème.

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Ericovitchi
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par Ericovitchi » 08 Sep 2014, 10:43

Effectivement, ça n'est pas la bonne formule :

et pas

paquito
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par paquito » 08 Sep 2014, 11:52

Il y a un autre détail si je prend pour ;

Tu vas bien avoir , mais les deux suites sont divergentes donc on ne peut pas écrire , ça n'a aucun sens. Tu dois d'abord établir que tes suites ont une limite!

paquito
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par paquito » 08 Sep 2014, 13:38

En fait, ce qui fait la difficulté de l'exercice, c'est que suivant les valeurs de , peut être croissante avant de devenir décroissante. Sinon, tu peux établir que puis pour
que ce qui prouve dans un premier temps que U_n est minorée.

Ensuite, on peut écrire qui est un polynome du second degré de la variable ;

Le calcul conduit à pour

En conjuguant ces deux résultats, je pense que tu doit pouvoir montrer que est décroissante à partir d'un certain rang, ce qui justifiera sa convergence. La limite, elle est très facile à trouver.
Bon courage

Waax22951
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par Waax22951 » 18 Sep 2014, 21:19

paquito a écrit:En fait, ce qui fait la difficulté de l'exercice, c'est que suivant les valeurs de , peut être croissante avant de devenir décroissante. Sinon, tu peux établir que puis pour
que ce qui prouve dans un premier temps que U_n est minorée.

Ensuite, on peut écrire qui est un polynome du second degré de la variable ;

Le calcul conduit à pour

En conjuguant ces deux résultats, je pense que tu doit pouvoir montrer que est décroissante à partir d'un certain rang, ce qui justifiera sa convergence. La limite, elle est très facile à trouver.
Bon courage


Bonjour,
Désolé de répondre que maintenant, le début d'année m'a pris tout mon temps..!
Hum.. Je sais pas ce qu'il m'a pris, j'avoue que là j'ai honte..! :triste:
En tout cas ça me rassure: j'ai bien fait de poster ma réponse sur le forum..!

Je n'ai pas vraiment le temps (ni le courage, j'ai eu ma dose de maths hier..!) de démontrer que est décroissante et minorée pour un rang suffisamment grand, mais je peux tout de même écrire la "partie facile", qui est la détermination de la limite lorsqu'on sait que converge et que sa limite est non nulle (ce qui peut revenir à démontrer qu'elle est minorée par 1):

Notons la limite de . On a donc:


D'où

Donc on a
Donc ou .

Puisque est minorée par 1, on en déduit que
La limite de la suite est donc 1.

Je la poste poste pour être sûr, mais je pense que ça marche puisqu'on a démontré un résultat similaire en cours cet après-midi..!

Bonne soirée et merci pour vos réponses !

paquito
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par paquito » 19 Sep 2014, 08:42

Waax22951 a écrit:Bonjour,
Désolé de répondre que maintenant, le début d'année m'a pris tout mon temps..!
Hum.. Je sais pas ce qu'il m'a pris, j'avoue que là j'ai honte..! :triste:
En tout cas ça me rassure: j'ai bien fait de poster ma réponse sur le forum..!

Je n'ai pas vraiment le temps (ni le courage, j'ai eu ma dose de maths hier..!) de démontrer que est décroissante et minorée pour un rang suffisamment grand, mais je peux tout de même écrire la "partie facile", qui est la détermination de la limite lorsqu'on sait que converge et que sa limite est non nulle (ce qui peut revenir à démontrer qu'elle est minorée par 1):

Notons la limite de . On a donc:


D'où

Donc on a
Donc ou .

Puisque est minorée par 1, on en déduit que
La limite de la suite est donc 1.

Je la poste poste pour être sûr, mais je pense que ça marche puisqu'on a démontré un résultat similaire en cours cet après-midi..!

Bonne soirée et merci pour vos réponses !


C'est bon, mais avant d'écrire tu devras de toutes façons démontrer son existence et dans le cadre de ton exo, démontrer qu'elle est minorée( c'est fait) et qu'elle est décroissante à partir d'un certain rang (à faire).

Waax22951
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par Waax22951 » 19 Sep 2014, 21:38

paquito a écrit:C'est bon, mais avant d'écrire tu devras de toutes façons démontrer son existence et dans le cadre de ton exo, démontrer qu'elle est minorée( c'est fait) et qu'elle est décroissante à partir d'un certain rang (à faire).


Oui, comme je l'ai dit, j'avais gardé ça pour ce matin et ce soir, mais j'ai été optimiste..!
J'en suis à démontrer par récurrence que pour tout entier n supérieur ou égal à 3, on a , mais j'obtiens des résultats assez surprenants (j'en suis à ma deuxième étude de fonction, et je vais peut être en faire une troisième..!).
On déduit alors que n'appartient pas à et donc qu'elle est décroissante. De même, on sait que la limite de la fraction est 1, donc elle est de par ce fait minorée, donc convergente. Après on résout l'équation pour déterminer la limite et ça devrait être bon..!

Mais cette matinée m'a surtout permis de comprendre d'où sort l'inéquation avec , car je suis retombée dessus en cherchant (Mais j'ai vu le trinôme cette fois-ci..). En tout cas merci ! :lol3:
Je redonnerai une réponse une fois la preuve trouvée :lol3:

paquito
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par paquito » 20 Sep 2014, 09:11

Rectificatif: on sait que la limite sera 1, mais on ne l'a pas prouvé, donc hors de question d'utiliser ce résultat tant qu'il n'est pas prouvé;
Autre remarque, tu a une drôle de façons d'élever au carré: pas de double produit, le dénominateur n'est pas élevé au carré???
De toute façon, la méthode que je t'ai proposée ne semble pas efficace. sinon, comment en restant dans le cadre lycée, montrer qu'une suite est convergente:

1. On peut calculer directement sa limite; ex: , cas bien sûr le plus rare!
2. On trouve deux suites et qui ont mêmes limites et telles que à partir d'un certain rang; on a alors (théorème des gendarmes) .Ex: dans notre exo on a ; si on avait , ça marcherait.
3, On montre que à partir d'un certain rang est croissante et majorée ou décroissante et minorée. C'est ce que l'on essaie de faire.

Il y a d'autres possibilités; suites adjacentes, théorème des accroissements finis ou utilisation d'une intégrale; mais à part le dernier cas, on sort trop du cadre du programme.

paquito
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par paquito » 20 Sep 2014, 13:20

Faisons le point! Pour l'instant on a démontré pour (pour , l'initialisation commence au rang ), ce qui permet de dire que est minorée par . C'est la moitié du travail.
Pour montrer que est décroissante, on a essayé d'étudier en utilisant notre minoration par , mais ça ne donne rien.

Comme on travaille avec des termes>0; on peut essayer de Comparer avec 1.

=

; on a:

et

donc en posant

on obtient la fonction, mais cela reste insuffisant , je pense

donc que la minoration est insuffisante pour conclure avec ce

problème ardu (la décroissance vers 1 est très lente!) Si tu peux trouver mieux?

Tiruxa
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par Tiruxa » 20 Sep 2014, 14:10

Bonjour,

Je ne sais pas si une méthode classique permet de conclure, mais j'en doute quand même.

En effet il s'agit de l'ex 2 de la session 95.

Dans une liste d'exercices sur les suites posés au CG, on donne une indication, on demande de démontrer que la suite est soit croissante soit décroissante à partir d'un certain rang. (voir lien ci-dessous, dernier choix de la liste)
https://sites.google.com/site/mathpcornill/lycee/tle-s
(sous entendu : démontrer ensuite que la croissance conduit à une absurdité)

La réponse est donnée sur le site ci-dessous, c'est accessible (au lycée, pas de théorème miracle...) mais extrêmement astucieux !!

http://d.tarfaoui.free.fr/cg/

Waax22951
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par Waax22951 » 20 Sep 2014, 15:49

paquito a écrit:Rectificatif: on sait que la limite sera 1, mais on ne l'a pas prouvé, donc hors de question d'utiliser ce résultat tant qu'il n'est pas prouvé;
Autre remarque, tu a une drôle de façons d'élever au carré: pas de double produit, le dénominateur n'est pas élevé au carré???
De toute façon, la méthode que je t'ai proposée ne semble pas efficace. sinon, comment en restant dans le cadre lycée, montrer qu'une suite est convergente:

1. On peut calculer directement sa limite; ex: , cas bien sûr le plus rare!
2. On trouve deux suites et qui ont mêmes limites et telles que à partir d'un certain rang; on a alors (théorème des gendarmes) .Ex: dans notre exo on a ; si on avait , ça marcherait.
3, On montre que à partir d'un certain rang est croissante et majorée ou décroissante et minorée. C'est ce que l'on essaie de faire.

Il y a d'autres possibilités; suites adjacentes, théorème des accroissements finis ou utilisation d'une intégrale; mais à part le dernier cas, on sort trop du cadre du programme.


On s'est mal compris, et je pense que c'est surtout du au fait que je n'avais pas relu mon message (j'ai par exemple oublié de rajouter les racines carrée, alors que je l'avais fait lorsque je cherchais une réponse..!)
Je pense cependant que ma méthode n'est pas la bonne (chaque avancement dans la résolution attire de nouveaux problèmes, ce qui rend les choses de plus en plus longues et compliquées..)

Pour la minoration, j'y travail, car je ne pense que pouvoir trouver deux suites de même limite qui encadrent vu que, comme on peut le voir, la suite décroit très lentement..
Je pense avoir une idée (mais je pense que tu a du y penser donc je ne sais pas si ça va porter ses fruits..).


EDIT: J'ai oublié d'envoyé le message et je viens de lire ton message, Tiruxa. Pour le corrigé, je ne pense pas que je l'aurais trouvé seul, donc merci beaucoup ! :lol3:
Pour ce qui est des liens que tu as donné, je t'en remercie aussi puisque je pense que je m'en resservirai..!
Bonne journée et merci encore pour votre aide ! :)

paquito
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par paquito » 20 Sep 2014, 16:35

Effectivement, une solution directe est vaine; il fallait penser à une démonstration par l'absurde; le problème est: combien de temps on passe avant d'y penser? Il y a quelques années, j'ai entraîné quelques élèves au concours général,ce qui m'obligeait à les faire avant; je me souviens que les solutions étaient très astucieuses et aussi qu'il y a 2 ou 3 exos où je n'ai pas trouvé la moindre piste; quand on pense que le lauréat du C.G. fait tous les exos dans le temps imparti, on est admiratif. (Quasiment tous les lauréats de la médaille fields ont été 1° du concours général).
Donc, ne t'inquiète pas si tu ne vois pas comment faire, ce n'est pas le bac, loin de là, mais si tu t'entraînes, tu finiras par en résoudre un et ça te sera profitable par la suite.
Merci à Tiruxa de nous avoir fourni des références.

paquito
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par paquito » 20 Sep 2014, 16:57

Je te propose un autre exo dans le style du concours général, mais peut être plus abordable:

Déterminer tous les entiers tels que:



C'est tout à fait le genre d'exercice surprenant qui tombe au C.G.

Waax22951
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par Waax22951 » 20 Sep 2014, 17:24

paquito a écrit:Effectivement, une solution directe est vaine; il fallait penser à une démonstration par l'absurde; le problème est: combien de temps on passe avant d'y penser? Il y a quelques années, j'ai entraîné quelques élèves au concours général,ce qui m'obligeait à les faire avant; je me souviens que les solutions étaient très astucieuses et aussi qu'il y a 2 ou 3 exos où je n'ai pas trouvé la moindre piste; quand on pense que le lauréat du C.G. fait tous les exos dans le temps imparti, on est admiratif. (Quasiment tous les lauréats de la médaille fields ont été 1° du concours général).
Donc, ne t'inquiète pas si tu ne vois pas comment faire, ce n'est pas le bac, loin de là, mais si tu t'entraînes, tu finiras par en résoudre un et ça te sera profitable par la suite.
Merci à Tiruxa de nous avoir fourni des références.


Ce qui est amusant, c'est que je tente souvent la démonstration par l'absurde dès le départ, mais là, je n'y aurait pas songé un instant..!
J'aimerais tout de même arriver à être capable de résoudre ne serait-ce que la moitié de l'épreuve le jour J, et cela me paraît quand même inaccessible..!
Cependant mon objectif à long terme est l'ENS, et je ne vois pas comment je pourrais y arriver si je suis incapable de me préparer au C. G...


paquito a écrit:Je te propose un autre exo dans le style du concours général, mais peut être plus abordable:

Déterminer tous les entiers tels que:



C'est tout à fait le genre d'exercice surprenant qui tombe au C.G.


Merci beaucoup pour cet exercice ! :lol3:
Je vais y réfléchir..! :lol3:
(Instinctivement je trouve que , mais je ne sais pas si ça va m'être utile..!)

paquito
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par paquito » 20 Sep 2014, 18:28

Quand on s'entraîne régulièrement à faire des maths, on progresse vite et on acquiert des réflexes surprenants. Les astuces deviennent des acquis; Mais c'est comme dans tous les sports, les débuts sont difficiles, mais les progrès arrivent vite. ton projet d'ENS n'est pas du tout utopique, surtout si tu continues comme tu le fait à chercher des problèmes qui pour l'instant sont délicats, mais qui vont devenir de plus en plus évidents. On ne fait pas d'omelette sans casser des oeufs!

Waax22951
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par Waax22951 » 20 Sep 2014, 23:15

paquito a écrit:Quand on s'entraîne régulièrement à faire des maths, on progresse vite et on acquiert des réflexes surprenants. Les astuces deviennent des acquis; Mais c'est comme dans tous les sports, les débuts sont difficiles, mais les progrès arrivent vite. ton projet d'ENS n'est pas du tout utopique, surtout si tu continues comme tu le fait à chercher des problèmes qui pour l'instant sont délicats, mais qui vont devenir de plus en plus évidents. On ne fait pas d'omelette sans casser des oeufs!


Ce qui me fait peur, c'est que pour l'instant, je casse plus d’œufs que je ne fais d'omelettes..! :lol3:
Mais j'espère aussi qu'un jour j'arriverai à résoudre des problèmes plus complexes de manière plus efficace..! :lol3:

Pour le problème posé, je n'ai pas trop eu le temps d'y réfléchir (je fais aussi des cours qui sont en lien avec le programme qu'on fait pour ne pas trop être en dehors des cours du contrôle..), mais j'ai trouvé des solutions particulières: le cas où tous les sont des entiers entiers successifs.

Réponse:
Puisque les entiers sont successifs, on a pour tout i de :
(1) .

On déduit de (1) que l'inéquation s'écrit alors:
(2)

Ou encore:
(3)


Déterminons ainsi le signe du trinôme du second degré ci-dessus en calculant son discriminant, égal à
On sait que le trinôme est négatif en dehors de ses racines réelles et , définies par:



Puisque , on en déduit que le 10-uplet est solution pour tout entier n supérieur ou égal à 6.


Voilà voilà.. En espérant n'avoir pas fait de faute avec l'heure.. :lol3:
(Pour le cas général, je vais y réfléchir demain.. ^^)

paquito
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par paquito » 21 Sep 2014, 08:57

Bonjour Waax

Tu as résolu sans problème cet exo, mais j'ai fait une faute de frappe et mis l'inégalité dans le mauvais sens et les entiers ne sont pas forcément consécutifs; donc le nouvel énoncé devient:

Déterminer tous les entiers: tels que:




Ca te fait deux exos pour le prix d'un seul! :we:

Waax22951
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par Waax22951 » 21 Sep 2014, 20:49

paquito a écrit:Bonjour Waax

Tu as résolu sans problème cet exo, mais j'ai fait une faute de frappe et mis l'inégalité dans le mauvais sens et les entiers ne sont pas forcément consécutifs; donc le nouvel énoncé devient:

Déterminer tous les entiers: tels que:




Ca te fait deux exos pour le prix d'un seul! :we:


On peut dire que je suis gâté ! :lol3:
Si j'ai pris en compte uniquement le cas où les entiers sont successifs, c'est plus pour arriver à y voir clair pour le cas général (car il me semble évident qu'il existe une infinité de solutions pour le premier exercice..!).

Pour le second exercice, je dirais au contraire que le nombre de solutions est fini, même s'il semble grand..!
Je l'ai vu ce matin mais je n'ai pas eu le temps de m'y pencher vraiment. On peut juste dire que lorsque le couple est suffisamment grand (donc lorsque l'est), l'inéquation n'admet aucunes solutions. Il faut encore prouver ce que j'avance (ce qui ne risque pas d'être trop difficile) mais surtout de déterminer la plus petite valeur de pour laquelle l'inéquation n'a pas de solutions. Puisque , cela revient à trouver la valeur de pour laquelle on a:
(1)

Puisque la somme de gauche dans 1 est maximale lorsque tous les sont maximaux, on en déduit que:
(2)

Ou encore:
(3)

On a finalement l'inéquation:
(I)

Résolvons (I) en étudiant le signe du trinôme . Son discriminant étant
,
On en déduit que le trinôme est du signe opposé au coefficient de son monôme dominant, soit négatif, lorsque est compris entre ses deux racines réelles et , définies par:


et

Or, puisque tous les entiers sont distincts, non nuls, et rangés dans l'ordre croissant, on en déduit que . Autrement dit, l'inéquation n'admet des solutions que lorsque est compris entre 9 et 15.


Remarquons maintenant que l'ensemble des solutions de l'inéquation originelle lorsque est fixé est le même que l'inéquation suivante:

En effet, on recherche à chaque fois un encadrement de pour lequel l'inéquation est vérifiée, autrement dit, plus la somme de gauche est grande, plus cet encadrement est grand, et donc on déduit que l'encadrement qui donne toutes les valeurs de pour lesquelles l'inéquation est vérifié est celui où la somme de gauche est maximale, à savoir lorsque les sont maximaux, donc lorsque ces mêmes entiers sont les 8 entiers successifs inférieurs à .
On en déduit alors que l'équation admet toutes les solutions de l'inéquation originelle pour fixé.

On remarque que s'écrit aussi:
.

On applique alors l'inégalité pour chaque valeur possible de , à savoir 9, 10, 11, 12, 13, 14 et 15. On note l'ensemble des valeurs de pour lesquelles le 10-uplet est solution de l'inéquation pour chacune des valeurs précédente. On a alors:

- Pour , , donc on a .

- Pour , on a , donc a

- Pour , on a , donc a .

- Pour , on a , donc a .

- Pour , on a , donc a puisque .

- Pour , on a , donc a puisqu'on a .

- Pour , on a , donc a puisqu'on a .


On en déduit l'ensemble S des solutions de l'inéquation de l'exercice (où on note , une famille quelconque d'entiers strictement positifs, distincts et strictement inférieurs au deux derniers éléments de chaque ensemble solution) est défini par:



EDIT: En fait c'est en réfléchissant au problème que ça m'est venu, donc s'il y a une erreur de calcul, j'en suis désolé, réfléchir devant un écran d'ordinateur m'a quelque peu fatigué.. En tout cas j'espère que c'est lisible.. Et bonne soirée :we:

paquito
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par paquito » 22 Sep 2014, 10:48

Déjà, commençons par le cas le plus simple, à savoir donc par la suite des 10 premiers entiers non-nuls;

on a et

; on a une solution d'extrême justesse! et si on remplace 10 par 11, ça ne marche plus et si l'on continue à chercher on voit bien qu'il sera difficile de trouver d'autres solutions; d'où l'idée de montrer que la solution triviale trouvée est la seule.

Donc supposons que la somme
est maximale quand tous les entiers sont consécutifs et vaut .

d'autre part

Donc, nécessairement équation de second degré qui fournit:

;

pour et, donc pas de solution

pour et , donc pas de solution

pour et , donc pas de solution

Conclusion, seule la solution triviale convient!

Commentaire: ce qui fait la difficulté de l'exercice, c'est de se rendre compte assez vite qu'il faut démontrer qu'il n'y a qu'une seule solution, ce qui est quand même surprenant.

 

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