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ExerciceMaths Sup – MPSI, chapitre 7 — Nombres réels et suites numériques · Suites extraites et théorème de Bolzano-Weierstrass

Exercice 25

Démonstration

Montrer que les suites suivantes divergent.

(a) un=(−1)nnn+1u_{n} = (-1)^{n}\dfrac{n}{n + 1}

(b) un=sin⁡nπ4+1n+1u_{n} = \sin\dfrac{n\pi}{4} + \dfrac{1}{n + 1}

(c) un=n(−1)nu_{n} = n^{(-1)^{n}}, pour n⩾1n \geqslant 1

(d) une suite périodique non constante

La suite (c) est-elle bornée ? Tend-elle vers +∞+\infty ?

Corrigé

On applique la méthode du cours : on extrait deux suites de limites différentes (proposition 11).

(a) u2n=2n2n+1→n→+∞1u_{2n} = \frac{2n}{2n + 1} \xrightarrow[n \to +\infty]{} 1 et u2n+1=−2n+12n+2→n→+∞−1u_{2n+1} = -\frac{2n + 1}{2n + 2} \xrightarrow[n \to +\infty]{} -1. divergente\boxed{\text{divergente}}

(b) u8n=18n+1→n→+∞0u_{8n} = \frac{1}{8n + 1} \xrightarrow[n \to +\infty]{} 0 et u8n+2=1+18n+3→n→+∞1u_{8n+2} = 1 + \frac{1}{8n + 3} \xrightarrow[n \to +\infty]{} 1. divergente\boxed{\text{divergente}}

(c) u2n=2n→n→+∞+∞u_{2n} = 2n \xrightarrow[n \to +\infty]{} +\infty et u2n+1=12n+1→n→+∞0u_{2n+1} = \frac{1}{2n + 1} \xrightarrow[n \to +\infty]{} 0. divergente, non borneˊe, sans limite infinie\boxed{\text{divergente, non bornée, sans limite infinie}}

(d) Soit TT une période et ii, jj deux indices tels que ui≠uju_{i} \neq u_{j}. Les suites extraites (ui+kT)k(u_{i + kT})_{k} et (uj+kT)k(u_{j + kT})_{k} sont constantes, égales à uiu_{i} et à uju_{j}. divergente\boxed{\text{divergente}}

La suite (c) montre qu'une suite non majorée peut ne pas tendre vers +∞+\infty : il faut que tous les termes finissent par dépasser AA, pas seulement certains.

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