Exercice Su5

Exercice Publié par admin le 17 janvier 2026
Bac Sciences MathĂ©matiques & LycĂ©e Suites 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 :


Soit $(u_n)$ la suite numérique définie par : \[ u_0 = 2 \quad \text{et} \quad u_{n+1} = \frac{1}{2}(1 + u_n)^2 \quad \text{pour tout } n \in \mathbb{N} \]
  1. Montrer que la suite $(u_n)$ est croissante.
    1. Montrer que : $(\forall n \in \mathbb{N}) \quad u_{n+1} - u_n \ge \frac{5}{2}$.
    2. En déduire que : $(\forall n \in \mathbb{N}) \quad u_n \ge 2 + \frac{5n}{2}$.
  2. Préciser alors la limite de la suite $(u_n)$.
Solution Détaillée & Corrigé Pas à Pas Corrigé complet
1. Montrer que la suite $(u_n)$ est croissante
  • On a: \[ 2u_{n+1} = (1 + 2u_n+u_n^2) \]
  • Ce qui implique : \[ 2(u_{n+1} - u_n) = (1 + u_n^2) \] Et donc: \[ u_{n+1} - u_n = \frac{1}{2}(1 + u_n^2) \]
  • Puisque pour tout $n \in \mathbb{N}$, $u_n^2 \ge 0$, alors $1 + u_n^2 \ge 1 > 0$.
    Par conséquent, $u_{n+1} - u_n > 0$, ce qui prouve que la suite $(u_n)$ est strictement croissante.

2.
  • a) Montrer que $u_{n+1} - u_n \ge \frac{5}{2}$
    • Nous avons Ă©tabli que $u_{n+1} - u_n = \frac{1}{2}(1 + u_n^2)$.
    • Comme la suite $(u_n)$ est croissante, pour tout $n \in \mathbb{N}$, $u_n \ge u_0$.
      Or $u_0 = 2$, donc $u_n \ge 2$, ce qui implique $u_n^2 \ge 4$.
    • On en dĂ©duit : \[ u_{n+1} - u_n \ge \frac{1}{2}(1 + 4) = \frac{5}{2} \]
  • b) En dĂ©duire que $u_n \ge 2 + \frac{5n}{2}$
    • En utilisant le rĂ©sultat prĂ©cĂ©dent pour les rangs allant de $0$ Ă  $n-1$ : \[ \sum_{k=0}^{n-1} (u_{k+1} - u_k) \ge \sum_{k=0}^{n-1} \frac{5}{2} \]
    • Par tĂ©lescopage de la somme de gauche : \[ u_n - u_0 \ge n \times \frac{5}{2} \]
    • En remplaçant $u_0 = 2$, on obtient bien : \[ u_n \ge 2 + \frac{5n}{2} \]

3. Limite de la suite $(u_n)$
  • On sait que $\lim_{n \to +\infty} \left( 2 + \frac{5n}{2} \right) = +\infty$.
  • D'aprĂšs le thĂ©orĂšme de comparaison : \[ \lim_{n \to +\infty} u_n = +\infty \]