Soit n un nombre entier naturel. Soit u0=21. Soit f la fonction définie par : f:x⟼x2+163 On envisage la relation de récurrence un+1=f(un).
Etudier la suite (un).
Correction
Comme u0 est positif, cela implique immédiatement que tous les éléments un sont strictement positifs. Donc étudions les variations de f sur R+. La fonction f est dérivable et continue sur R, donc également sur R+. On a alors : ∀x∈R+,f(x)=x2+163⟹f′(x)=2x Donc la fonction f est strictement croissante sur R+ et prend ses valeurs dans l'intervalle [163;+∞[. Ceci se résume dans le tableau de variation suivant :
La fonction f étant strictement croissante cela implique que la suite (un) est monotone. Afin d'obtenir le sens de variation de cette suite (un) il nous suffit de déterminer le signe de l'expression u1−u0. On a alors : u1−u0=(21)2+163−21=41+163−21=−41+163=−164+163=16−4+3 Donc : u1−u0=16−1=−161 Ainsi : u1−u0<0 Ce qui entraine que : u1<u0 De fait la suite (un) est décroissante. De plus cette suite (un) est minorée par la valeur 163, donc cette suite converge vers une limite réelle ℓ, encore inconnue. La fonction f étant continue sur R cela nous permet d'affirmer que la limite ℓ de la suite (un) vérifie l'égalité : ℓ=f(ℓ)⟺ℓ=ℓ2+163⟺ℓ2−ℓ+163=0 Le discriminant associé est Δ=(−1)2−4×1×163=1−1612=1616−1612=1616−12=164=41>0. Ainsi on constate que nous avons deux solutions distinctes pour ℓ. De plus Δ=41=21. On a alors : ℓ=2×1−(−1)±21=21±21=21±41 Comme la suite (un) débute à 21 et est décroissant, cela implique de fait que la valeur ℓ=21+41>21 est impossible. On peut donc affirmer que la limite de la suite (un) est ℓ=21−41=41. En conclusion, la (un) est décroissante et convergente, avec pour limite ℓ=41.