Exercice SSN 58

Exercice Publié par admin le 1 mai 2026
Bac Sciences MathĂ©matiques & LycĂ©e Suites et sĂ©ries numĂ©riques ÉnoncĂ© avec corrigĂ© dĂ©taillĂ©

Conseil méthodologique : Cherchez attentivement cet exercice au brouillon pendant 15 à 30 minutes avant de consulter la solution détaillée ci-dessous.

ÉnoncĂ© de l'exercice :

  1. Montrer que pour tout $ n $ dans $ \mathbb{N} $, le nombre \[ u_n = (2 + \sqrt{3})^n + (2 - \sqrt{3})^n \] est un entier.
  2. En déduire que la série de terme général $ \sin[\pi(2 + \sqrt{3})^n] $ converge absolument.
Solution Détaillée & Corrigé Pas à Pas Corrigé complet
Propriétés arithmétiques et convergence absolue

  1. Preuve de l'intégralité de $ u_n $
    • On pose $ a = 2 + \sqrt{3} $ et $ b = 2 - \sqrt{3} $. On a $ a + b = 4 $ et $ ab = 1 $.
    • Ces rĂ©els sont les racines du polynĂŽme caractĂ©ristique $ r^2 - 4r + 1 = 0 $.
    • La suite $ (u_n)_{n \in \mathbb{N}} $ vĂ©rifie donc la relation de rĂ©currence linĂ©aire d'ordre 2 : \[ \forall n \in \mathbb{N}, \quad u_{n+2} = 4u_{n+1} - u_n \]
    • On initialise avec $ u_0 = 2 \in \mathbb{Z} $ et $ u_1 = 4 \in \mathbb{Z} $. Par rĂ©currence double, on en dĂ©duit que pour tout $ n \in \mathbb{N} $, $ u_n \in \mathbb{Z} $.

  2. Étude de la convergence absolue de la sĂ©rie
    • Soit $ v_n = \sin[\pi(2 + \sqrt{3})^n] $. En utilisant la dĂ©finition de $ u_n $, on exprime le terme gĂ©nĂ©ral : \[ v_n = \sin[\pi(u_n - (2 - \sqrt{3})^n)] \]
    • Comme $ u_n $ est un entier, les propriĂ©tĂ©s de la fonction sinus donnent : \begin{align*} v_n &= \sin(\pi u_n)\cos[\pi(2 - \sqrt{3})^n] - \cos(\pi u_n)\sin[\pi(2 - \sqrt{3})^n] \\ &= -(-1)^{u_n} \sin[\pi(2 - \sqrt{3})^n] \end{align*}
    • En passant Ă  la valeur absolue : \[ |v_n| = |\sin[\pi(2 - \sqrt{3})^n]| \]
    • Puisque $ 0 < 2 - \sqrt{3} < 1 $, la suite $ \pi(2 - \sqrt{3})^n $ tend vers $ 0 $ par valeurs strictement positives.
    • On obtient l'Ă©quivalent asymptotique suivant : \[ |v_n| \underset{n \to +\infty}{\sim} \pi (2 - \sqrt{3})^n \]
    • Le terme de droite est le terme gĂ©nĂ©ral d'une sĂ©rie gĂ©omĂ©trique de raison $ q = 2 - \sqrt{3} \in ]0, 1[ $. Cette sĂ©rie est convergente.
    • Par le critĂšre d'Ă©quivalence pour les sĂ©ries Ă  termes positifs, la sĂ©rie $ \sum |v_n| $ converge. La sĂ©rie $ \sum v_n $ converge donc absolument.