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Deux suites adjacentes qui encadrent leur limite

Exercice · niveau 3 (difficile) · mathématiques approfondies (ECG 1re année), chapitre 4 — Suites de nombres réels · Convergence : définition quantifiée et théorèmes

Énoncé

Pour , on pose et . Montrer que et sont adjacentes.

Corrigé

Trois choses à établir : croissante, décroissante, et .

est croissante. .

est décroissante. C'est le point délicat : On rassemble les deux premiers termes : et l'on réécrit le troisième au même dénominateur, en utilisant : D'où car . Cette quantité est strictement négative : décroît.

L'écart tend vers . , et : l'encadrement conclut.

Conclusion. Les deux suites sont adjacentes : elles convergent vers une même limite , et à tout rang.

Ouverture, non exigible. Cette limite commune est le nombre , et l'écart le donne dès à environ près.

Le point à retenir. L'intérêt des suites adjacentes n'est pas seulement l'existence de la limite : c'est qu'on obtient en même temps un encadrement à chaque rang, donc une valeur approchée avec sa précision. Une suite croissante majorée converge, mais ne dit rien de la distance à sa limite.

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