Exercice Su7

Exercice Publié par admin le 17 janvier 2026
Bac Sciences Mathématiques & Lycée Suites numériques Énoncé avec corrigé détaillé

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

Énoncé de l'exercice :


Soit $(u_n)$ la suite numérique définie par : \[ u_0 = 1 \quad \text{et} \quad u_{n+1} = \sqrt[3]{3u_n + 1} - 1 \quad \text{pour tout } n \in \mathbb{N} \]
  1. Montrer que pour tout $n \in \mathbb{N} : 0 \le u_n \le 1$.
  2. Étudier la monotonie de la suite $(u_n)$.
  3. En déduire que la suite $(u_n)$ est convergente.
Solution Détaillée & Corrigé Pas à Pas Corrigé complet
1. Montrer que $\forall n \in \mathbb{N} : 0 \le u_n \le 1$
  • Initialisation :
    Pour $n = 0$, $u_0 = 1$. On a bien $0 \le 1 \le 1$. La propriété est vraie.
  • Hérédité :
    Supposons que pour un entier $n$ fixé, $0 \le u_n \le 1$.
    Alors : \[ 0 \le 3u_n \le 3 \] \[ 1 \le 3u_n + 1 \le 4 \] En appliquant la fonction racine cubique (strictement croissante sur $\mathbb{R}^+$) : \[ \sqrt[3]{1} \le \sqrt[3]{3u_n + 1} \le \sqrt[3]{4} \] \[ 1 \le \sqrt[3]{3u_n + 1} \le \sqrt[3]{4} \] En retranchant 1 : \[ 0 \le \sqrt[3]{3u_n + 1} - 1 \le \sqrt[3]{4} - 1 \] Comme $\sqrt[3]{4} \approx 1,58$, on a $\sqrt[3]{4} - 1 \approx 0,58 \le 1$.
    D'où $0 \le u_{n+1} \le 1$. La propriété est héréditaire.
  • Conclusion : Par récurrence, $\forall n \in \mathbb{N}, 0 \le u_n \le 1$.

2. Étude de la monotonie de la suite $(u_n)$
  • D'après la définition de la suite : $u_{n+1} + 1 = \sqrt[3]{3u_n + 1}$.
    En élevant au cube : \[ (u_{n+1} + 1)^3 = 3u_n + 1 \] \[ u_{n+1}^3 + 3u_{n+1}^2 + 3u_{n+1} + 1 = 3u_n + 1 \]
  • On en déduit la relation suivante : \[ 3u_n = u_{n+1}^3 + 3u_{n+1}^2 + 3u_{n+1} \] Comme $u_{n+1} \ge 0$, alors $u_{n+1}^3 \ge 0$ et $3u_{n+1}^2 \ge 0$.
    Par conséquent : \[ 3u_n \ge 3u_{n+1} \implies u_n \ge u_{n+1} \]
  • La suite $(u_n)$ est donc décroissante.

3. Convergence de la suite
  • La suite $(u_n)$ est décroissante et minorée par $0$.
  • Par conséquent la suite $(u_n)$ est convergente.