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ExerciceMaths Sup – MPSI, chapitre 7 — Nombres réels et suites numériques · Limites : définitions et calculs

Exercice 11

DémonstrationCalcul

Soit (un)(u_{n}) et (vn)(v_{n}) deux suites réelles.

1. Montrer que, si un→n→+∞ℓu_{n} \xrightarrow[n \to +\infty]{} \ell, alors ∣un∣→n→+∞∣ℓ∣|u_{n}| \xrightarrow[n \to +\infty]{} |\ell|. La réciproque est-elle vraie ? Montrer que un→n→+∞0u_{n} \xrightarrow[n \to +\infty]{} 0 si et seulement si ∣un∣→n→+∞0|u_{n}| \xrightarrow[n \to +\infty]{} 0.

2. Pour deux réels aa et bb, exprimer max⁡(a,b)\max(a, b) et min⁡(a,b)\min(a, b) à l'aide de a+ba + b et de ∣a−b∣|a - b|. En déduire que, si (un)(u_{n}) et (vn)(v_{n}) convergent, les suites (max⁡(un,vn))\big(\max(u_{n}, v_{n})\big) et (min⁡(un,vn))\big(\min(u_{n}, v_{n})\big) convergent, et préciser leurs limites.

Corrigé

1. La proposition 1 du cours donne ∣∣un∣−∣ℓ∣∣⩽∣un−ℓ∣\big||u_{n}| - |\ell|\big| \leqslant |u_{n} - \ell|, d'où ∣un∣→n→+∞∣ℓ∣|u_{n}| \xrightarrow[n \to +\infty]{} |\ell| par la proposition 8. La réciproque est fausse : ∣(−1)n∣=1|(-1)^{n}| = 1 converge, ((−1)n)((-1)^{n}) non. Pour ℓ=0\ell = 0, en revanche, ∣un−0∣=∣∣un∣−0∣|u_{n} - 0| = \big||u_{n}| - 0\big| : les deux énoncés sont identiques. un→n→+∞ℓ  ⟹  ∣un∣→n→+∞∣ℓ∣, reˊciproque fausse sauf pour ℓ=0\boxed{u_{n} \xrightarrow[n \to +\infty]{} \ell \implies |u_{n}| \xrightarrow[n \to +\infty]{} |\ell|, \text{ réciproque fausse sauf pour } \ell = 0} 2. Selon que a⩾ba \geqslant b ou a<ba < b, on vérifie : max⁡(a,b)=a+b+∣a−b∣2min⁡(a,b)=a+b−∣a−b∣2\boxed{\max(a, b) = \frac{a + b + |a - b|}{2} \qquad \min(a, b) = \frac{a + b - |a - b|}{2}} Si un→n→+∞ℓu_{n} \xrightarrow[n \to +\infty]{} \ell et vn→n→+∞ℓ′v_{n} \xrightarrow[n \to +\infty]{} \ell', la question 1 et le théorème 4 donnent la convergence de ces expressions. max⁡(un,vn)→n→+∞max⁡(ℓ,ℓ′)min⁡(un,vn)→n→+∞min⁡(ℓ,ℓ′)\boxed{\max(u_{n}, v_{n}) \xrightarrow[n \to +\infty]{} \max(\ell, \ell') \qquad \min(u_{n}, v_{n}) \xrightarrow[n \to +\infty]{} \min(\ell, \ell')}

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