Suites - Démonstration par récurrence

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Ghytre
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Suites - Démonstration par récurrence

par Ghytre » 29 Déc 2021, 15:29

Bonjour !

Je suis en terminale, et en ce moment je révise tous les chapitres que nous avons étudié depuis le début de l'année. Aujourd'hui, je continue les suites, avec notamment la récurrence. Cependant, je bloque lorsqu'il s'agit d'utiliser : f(u(n))= u(n+1) pour la récurrence. J'arrive à faire la récurrence, mais le problème est plutôt que je ne comprends pas réellement ce que je fais et ça m'agace.
Voici un exercice avec lequel je peux illustrer mon souci :
Image
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La question qui m'embête est celle où l'on me demande de démontrer par récurrence que u(n) > 1 pour tout n appartenant aux entiers naturels.

A l'aide du graphique (lorsqu'on fait apparaître les différents termes de la suite) et de la calculatrice, on remarque clairement que la limite de la suite est 1, et la récurrence demandée confirme cette conjecture.

Cependant, si j'oublie cela et que je pose comme supposition u(n) > 4 et que je fais une récurrence, cela fonctionne aussi :
Si n=0, u(0) = 5 > 4 et si je fais la démonstration, avec l'hypothèse de récurrence : u(n)>4 <=> f(u(n)) > f(4) (car la fonction associée à la suite est croissante), cela donne : u(n+1)>f(4), or on sait que des termes ( u1, u2 ou u3 par exemple ) sont largement inférieur à f(4), donc le raisonnement est faux. Le souci, c'est que je n'arrive pas à comprendre où est l'erreur dans ce deuxième raisonnement.

Merci par avance pour votre aide et bon après-midi,



catamat
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Re: Suites - Démonstration par récurrence

par catamat » 29 Déc 2021, 16:34

Bonjour

Le problème c'est que vous chercher à démontrer que Un>4 or vous obtenez Un+1>f(4)
Or f(4)=2,5 donc l'hérédité n'est pas démontrée...

Pour 1 cela change tout car f(1)=1 donc on arrive à Un+1>1

lyceen95
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Re: Suites - Démonstration par récurrence

par lyceen95 » 29 Déc 2021, 16:39

je bloque lorsqu'il s'agit d'utiliser : f(u(n))= u(n+1) pour la récurrence

Je vais chipoter. J'aurais nettement préféré : je bloque lorsqu'il s'agit d'utiliser : u(n+1)= f(u(n)) pour la récurrence

Tu vas dire que je chipote. Si a=b, alors b=a. ... Oui, c'est vrai.

Mais quand on écrit u(n+1) = f(u(n)), dans ce sens, on met à gauche du symbole '=' ce qu'on veut définir, et à droite, ce qui est connu : on a u(n), qui est supposé connu, on a f qui est une fonction connue, et on définit u(n+1) par la formule u(n+1)=f(u(n)).
Je pense que c'est important que tu comprennes pourquoi j'insiste sur ce 'détail'.

Ensuite, ton calcul avec la suite u définie par et .

Certes la fonction f est croissante.
Donc, oui, si , alors ... mais toi, tu utilises ça pour conclure : , donc

Tu remplaces f(4) par 4

Ghytre
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Re: Suites - Démonstration par récurrence

par Ghytre » 29 Déc 2021, 16:54

Merci pour vos messages !

Je pense que j'ai mal rédigé mon message : je voulais mettre en évidence que finalement, à la fin de ma récurrence j'ai f(u(n)) > f(4) ce qui nous donne u(n+1) > 2,5
Mais finalement vous avez bien mis en évidence ma confusion, merci !
Si mon hypothèse de récurrence n'est pas confirmé dans l'hérédité, alors ma démonstration est nécessairement fausse.

lyceen95 a écrit:je bloque lorsqu'il s'agit d'utiliser : f(u(n))= u(n+1) pour la récurrence

Je vais chipoter. J'aurais nettement préféré : je bloque lorsqu'il s'agit d'utiliser : u(n+1)= f(u(n)) pour la récurrence

Tu vas dire que je chipote. Si a=b, alors b=a. ... Oui, c'est vrai.

Mais quand on écrit u(n+1) = f(u(n)), dans ce sens, on met à gauche du symbole '=' ce qu'on veut définir, et à droite, ce qui est connu : on a u(n), qui est supposé connu, on a f qui est une fonction connue, et on définit u(n+1) par la formule u(n+1)=f(u(n)).
Je pense que c'est important que tu comprennes pourquoi j'insiste sur ce 'détail'.

Merci de m'avoir corrigé :) être assidu dans la rédaction est important afin de mieux comprendre ce que l'on fait et ce que l'on cherche.

Ghytre
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Re: Suites - Démonstration par récurrence

par Ghytre » 29 Déc 2021, 17:00

Je me corrige : c'est plutôt "si la propriété que je cherchais à démontrer n'est pas confirmé dans l'hérédité, alors ma démonstration est nécessairement fausse"

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mathelot
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Re: Suites - Démonstration par récurrence

par mathelot » 29 Déc 2021, 17:19

bonjour,
la fonction f admet un unique point fixe x=1 , racine double de l'équation d'inconnue x:

Cette équation équivaut à pour
on a

Le point fixe est "attractif" à droite et "répulsif" à gauche, comme on le voit sur la représentation graphique.

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mathelot
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Re: Suites - Démonstration par récurrence

par mathelot » 29 Déc 2021, 18:41

Soit l'hypothèse de récurrence:




est vérifiée

Supposons

f est strictement croissante sur
en prenant les images par f:


D'où pour n >= 0

Donc ,conclusion du raisonnement par récurrence, pour tout est vérifiée.

La suite (u) est à valeurs réelles, décroissante, minorée par 1.
Elle est donc convergente quand n tend vers l'infini.

Soit l sa limite.

Par continuité de la fonction f , la limite l vérifie;


l=f(l)
l est solution de l'équation
soit l=1.

Ghytre
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Re: Suites - Démonstration par récurrence

par Ghytre » 30 Déc 2021, 12:16

Merci beaucoup pour votre réponse !

 

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