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Limite d'une suite géométrique
Le cours écrit
5.1 Le théorème
Théorème (programme : « comportement d'une suite géométrique où est un nombre réel »).
| Valeur de | ||||
|---|---|---|---|---|
| pas de limite |
5.2 Rappel : l'inégalité de Bernoulli (chapitre 1)
Pour tout réel et pour tout entier naturel : Elle a été démontrée par récurrence au chapitre 1.
5.3 Démonstration (programme : « limite de , après démonstration par récurrence de l'inégalité de Bernoulli »)
Cas . On pose : et . D'après l'inégalité de Bernoulli, . Comme , . Par comparaison (leçon 4), .
Cas . pour tout : la suite est constante, de limite .
Cas .
- Si , pour tout , donc la limite vaut .
- Sinon, . On pose : , donc d'après le premier cas. Par quotient, tend vers .
- Enfin, , et les deux suites encadrantes tendent vers . Par le théorème des gendarmes, .
Cas .
- Pour , la suite vaut : elle n'a pas de limite (leçon 2, exemple 4).
- Pour , par exemple : Les termes changent de signe à chaque rang et (car ). Les termes de rang pair tendent vers et ceux de rang impair vers : la suite ne converge pas, et elle ne tend ni vers ni vers .
5.4 Application aux suites géométriques
Une suite géométrique de premier terme et de raison s'écrit . Sa limite se déduit du théorème par produit.
Exemple 12. On reprend le placement du chapitre 1 : un capital de € placé à par an (intérêts composés) vaut au bout de années. Comme , .
Exemple 13. car . Et car et .
Exemple 14 (somme géométrique). Pour , on sait depuis la Première que . Avec : Comme , cette somme tend vers .
Exercices 9 et 10
- Exercice 9 : limites avec $q^n$
- Exercice 10 : somme géométrique et inégalité de Bernoulli
Corrigés
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