Une suite de réels converge vers lorsque
On écrit ou . Une suite qui ne converge pas (vers aucun réel) diverge. Divergence vers : (de même pour ).
Exemples
Exemple 11.2 (Une démonstration en –, rédigée une fois)
Affirmation : . Isolons d’abord l’erreur :
Puis dominons-la par quelque chose de simple : pour , , donc l’erreur est . Étant donné , la propriété d’Archimède fournit ; pour l’erreur est . C’est fini. L’idée à retenir : une démonstration en – comporte exactement trois gestes — calculer l’erreur, la majorer par une expression élémentaire décroissante, résoudre en le seuil — et après les théorèmes de ce chapitre (opérations, encadrement) on n’écrit pratiquement plus jamais une telle démonstration : les théorèmes emballent les trois gestes une fois pour toutes.
Exemple 11.3 (Divergence vers l’infini, certifiée)
Affirmation : . Factorisons le terme dominant : pour . Étant donné , prenons : pour , . Deux habitudes sont ici à l’œuvre : la factorisation par le terme dominant transforme une compétition ( contre ) en une seule échelle multipliée par un facteur tendant vers ; et le seuil peut être énorme (, la suite est même négative avant ) — la divergence vers est une assertion sur la queue, indifférente à toute quantité finie de mauvaise conduite.
Exemple 11.6 (Les opérations, plus une astuce algébrique)
Calculons . Les deux morceaux tendent séparément vers : le théorème des opérations ne dit rien de leur différence (une forme indéterminée). Multiplions par la quantité conjuguée :
Maintenant tout converge : , car (conjuguée encore, puis encadrement avec ) ; le théorème des opérations donne alors la limite . L’idée à retenir : le théorème des opérations n’est pas une calculatrice universelle des limites — les formes indéterminées (, , , ) doivent d’abord être transformées par l’algèbre (quantités conjuguées, factorisation du terme dominant) jusqu’à ce que chaque morceau converge ; la machine systématique pour les cas résistants est le développement limité du Chapitre 16.