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Leçon 1

Suites arithmétiques

Vidéo 1 : Suites arithmétiques · 4 min 04 s · sous-titres en français

Le cours écrit

1.1 Ajouter toujours le même nombre

Un jeune bambou mesure 4040 cm. Chaque jour, il grandit de 55 cm. On note unu_n sa hauteur, en centimètres, au bout de nn jours.

nn (jours) 00 11 22 33 44
unu_n (cm) 4040 4545 5050 5555 6060

Pour passer d'un terme au suivant, on ajoute toujours 55 : pour tout entier naturel nn, un+1=un+5u_{n+1} = u_n + 5.

1.2 Définition

Définition. Une suite (un)(u_n) est arithmétique s'il existe un réel rr tel que, pour tout entier naturel nn, un+1=un+r.u_{n+1} = u_n + r. Le nombre rr s'appelle la raison de la suite.

L'ordre des mots compte : c'est le même réel rr pour tous les rangs. La raison peut être positive, négative ou nulle. Elle ne suffit pas à définir la suite : il faut aussi connaître un terme, par exemple le premier.

1.3 Reconnaître une suite arithmétique

On calcule la différence un+1−unu_{n+1} - u_n. Si elle ne dépend pas de nn, la suite est arithmétique, et cette différence est sa raison.

Exemple 1. Soit un=3n+7u_n = 3n + 7. Pour tout entier naturel nn, un+1−un=3(n+1)+7−(3n+7)=3n+3+7−3n−7=3.u_{n+1} - u_n = 3(n + 1) + 7 - (3n + 7) = 3n + 3 + 7 - 3n - 7 = 3. La suite est arithmétique, de raison 33 et de premier terme u0=7u_0 = 7.

Exemple 2. Soit an=5−2n4a_n = \dfrac{5 - 2n}{4}. Alors an+1−an=5−2(n+1)−5+2n4=−12a_{n+1} - a_n = \dfrac{5 - 2(n + 1) - 5 + 2n}{4} = -\dfrac12. La suite est arithmétique, de raison −12-\dfrac12.

1.4 Montrer qu'une suite n'est pas arithmétique

Un contre-exemple suffit : il faut trouver deux différences qui ne sont pas égales.

Exemple 3. Soit vn=n2v_n = n^2. On a v0=0v_0 = 0, v1=1v_1 = 1 et v2=4v_2 = 4. Donc v1−v0=1v_1 - v_0 = 1 et v2−v1=3v_2 - v_1 = 3. Ces différences ne sont pas égales : la suite n'est pas arithmétique.

Attention. L'inverse est faux : pour prouver qu'une suite est arithmétique, regarder ses premiers termes ne suffit pas. Il faut un calcul valable pour tout entier naturel nn, comme dans l'exemple 1.

1.5 Avec une relation de récurrence

Si la relation est de la forme wn+1=wn+rw_{n+1} = w_n + r, on lit directement la raison.

Exemple 4. Si wn+1=wn−4w_{n+1} = w_n - 4, la suite est arithmétique, de raison −4-4.

Si t0=1t_0 = 1 et tn+1=2tn+1t_{n+1} = 2t_n + 1, on obtient t1=3t_1 = 3 et t2=7t_2 = 7. Les différences valent 22, puis 44 : la suite n'est pas arithmétique.

1.6 Évolutions à accroissements constants

Une suite arithmétique décrit une évolution à accroissements constants : la grandeur change de la même quantité à chaque étape.

Exemple 5 (une bougie). Une bougie mesure 1818 cm et perd 1,51{,}5 cm par heure. Sa hauteur hnh_n au bout de nn heures est une suite arithmétique de premier terme h0=18h_0 = 18 et de raison −1,5-1{,}5. On trouve h1=16,5h_1 = 16{,}5, h2=15h_2 = 15 et h3=13,5h_3 = 13{,}5. La raison est négative parce que la grandeur diminue.

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Exercices 1 et 2

  • Exercice 1 : reconnaître une suite arithmétique
  • Exercice 2 : traduire une situation

Exercices du chapitre (PDF, 145 Ko)

Corrigés

Cherche d'abord les exercices sur ta feuille, puis compare avec le corrigé détaillé.

Corrigés du chapitre (PDF, 133 Ko)

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