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

Exercice 26

Démonstration

Soit (un)(u_{n}) une suite réelle.

1. On suppose que (u2n)(u_{2n}), (u2n+1)(u_{2n+1}) et (u3n)(u_{3n}) convergent. Montrer que (un)(u_{n}) converge.

2. On suppose que (u2n)(u_{2n}) et (u2n+1)(u_{2n+1}) convergent, et que un+1−un→n→+∞0u_{n+1} - u_{n} \xrightarrow[n \to +\infty]{} 0. Montrer que (un)(u_{n}) converge.

3. On suppose que (un)(u_{n}) converge et que ((−1)nun)\big((-1)^{n}u_{n}\big) converge. Que peut-on dire ?

Corrigé

1. Notons aa, bb, cc les limites de (u2n)(u_{2n}), (u2n+1)(u_{2n+1}) et (u3n)(u_{3n}). La suite (u6n)(u_{6n}) est extraite de (u2n)(u_{2n}) et de (u3n)(u_{3n}), donc a=ca = c. La suite (u6n+3)(u_{6n+3}) est extraite de (u3n)(u_{3n}), car 6n+3=3(2n+1)6n + 3 = 3(2n + 1), et de (u2n+1)(u_{2n+1}), car 6n+36n + 3 est impair : donc b=cb = c. Ainsi a=ba = b, et la proposition 11 (ii) conclut. (un) converge\boxed{(u_{n}) \text{ converge}} 2. On a u2n+1−u2n→n→+∞b−au_{2n+1} - u_{2n} \xrightarrow[n \to +\infty]{} b - a, et cette suite est extraite de (un+1−un)(u_{n+1} - u_{n}), qui tend vers 00 : donc a=ba = b. (un) converge\boxed{(u_{n}) \text{ converge}}

3. Soit ℓ\ell et ℓ′\ell' les limites. La suite (u2n)(u_{2n}) tend vers ℓ\ell et vers ℓ′\ell' ; la suite (−u2n+1)(-u_{2n+1}) tend vers −ℓ-\ell et vers ℓ′\ell'. Donc ℓ=ℓ′=−ℓ\ell = \ell' = -\ell. un→n→+∞0\boxed{u_{n} \xrightarrow[n \to +\infty]{} 0}

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