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Mathématiques · Glossaire

Qu'est-ce que « Suite convergente » ?

Aussi appelé : limite d'une suite

Définition 20.10 Mathématiques du lycée · Chapitre 20 — Suites

Une suite (un)(u_n) converge vers le nombre réel ℓ\ell si tout intervalle ouvert contenant ℓ\ell contient tous les termes unu_n à partir d’un certain rang. On écrit alors lim⁡n→+∞un=ℓ\lim\limits_{n\to+\infty} u_n = \ell.

De façon équivalente : pour tout ε>0\varepsilon > 0, il existe N∈NN \in \N tel que pour tout n≥Nn \geq N, ∣un−ℓ∣≤ε\abs{u_n - \ell} \leq \varepsilon.

Convergence de u_n = 2 + (-1)n/n vers = 2 : pour > 0 donné, tous les termes à partir de l’indice N sont dans la bande [ - , + ].
Convergence de un=2+(−1)nnu_n = 2 + \frac{(-1)^n}{n} vers ℓ=2\ell = 2 : pour ε>0\varepsilon > 0 donné, tous les termes à partir de l’indice NN sont dans la bande [ℓ−ε, ℓ+ε]\intcc{\ell-\varepsilon}{\ell+\varepsilon}.

Exemples

Exemple 20.22

Soit u0=2u_0 = 2 et un+1=12(un+2un)u_{n+1} = \frac{1}{2}\left(u_n + \frac{2}{u_n}\right). On vérifie par récurrence que un≥2u_n \geq \sqrt{2} pour tout nn (l’inégalité 12(x+2/x)≥2\frac{1}{2}(x + 2/x) \geq \sqrt{2} pour x>0x>0 équivaut à (x−2)2≥0(x - \sqrt2)^2 \geq 0), puis que (un)(u_n) est décroissante, car

un+1−un=2−un22un≤0.u_{n+1}-u_n=\frac{2-u_n^2}{2u_n}\leq 0 .

Décroissante et minorée, (un)(u_n) converge vers un certain ℓ≥2\ell \geq \sqrt{2}, qui doit satisfaire ℓ=12(ℓ+2/ℓ)\ell = \frac{1}{2}(\ell + 2/\ell), c’est-à-dire ℓ2=2\ell^2 = 2. D’où un→2u_n \to \sqrt{2}. C’est l’algorithme d’Héron, déjà utilisé par les Babyloniens ; sa convergence est extrêmement rapide (u3u_3 donne déjà 2\sqrt 2 à huit décimales).

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