Ces exercices demandent d'identifier le mécanisme de convergence avant de calculer : terme dominant, comparaison, encadrement ou théorème de convergence monotone.
Les valeurs numériques servent aussi à donner un sens concret à la recherche de seuil. Les corrigés distinguent limite conjecturée et limite démontrée.
Reconnaître des comportements
Lire la structure du terme général avant d'appliquer une règle.
Exercice 1 : Puissances et oscillations
Facile
Pour chaque suite définie pour , étudier la limite éventuelle.
- .
- .
- .
Indication
Comparer séparément les termes de chaque somme. Une alternance persistante empêche la convergence.
Voir le corrigé
- Comme , .
- Les sous-suites et . Elles ont des limites différentes, donc diverge.
- L'exponentielle de base 3 domine n, donc .
Exercice 2 : Quotient de polynômes en n
Facile
Pour , on pose .
- Transformer l'expression en divisant numérateur et dénominateur par .
- En déduire la limite de la suite.
- Déterminer le signe de .
Voir le corrigé
- .
- Les termes en et tendent vers 0, donc .
- pour . La suite approche 2 par valeurs inférieures.
Comparer et encadrer
Une majoration pertinente peut suffire sans calcul exact compliqué.
Exercice 3 : Gendarmes trigonométriques
Moyen
Pour , .
- Encadrer par deux suites simples.
- Déterminer sa limite.
- Trouver un entier N qui garantit pour tout .
Indication
Utiliser , puis une majoration indépendante du sinus.
Voir le corrigé
- .
- Les deux bornes tendent vers 0, donc .
- On a . Il suffit que , soit . On peut choisir .
Exercice 4 : Somme géométrique normalisée
Moyen
On définit puis .
- Exprimer sans symbole de somme.
- Simplifier .
- Déterminer la limite de .
Voir le corrigé
- .
- .
- Comme , .
Suites définies par récurrence
Bornes, monotonie et continuité conduisent à la limite.
Exercice 5 : Convergence monotone
Difficile
La suite est définie par et . On admet que .
- Montrer que est croissante.
- Justifier sa convergence.
- Déterminer sa limite.
Indication
Pour la croissance, comparer et en étudiant sur .
Voir le corrigé
- Pour , , donc . Ainsi .
- La suite est croissante et majorée par 2, donc elle converge.
- Si , la continuité de la racine donne . Ainsi . Comme , .
Exercice 6 : Algorithme de seuil
Moyen
On considère . Un programme initialise n à 0 et u à 100, puis répète n=n+1 et u=0,82u tant que u est supérieur ou égal à 5.
- Que représente la valeur finale de n ?
- Déterminer cette valeur à l'aide de logarithmes.
- Contrôler le résultat avec les deux termes consécutifs concernés.
Indication
Résoudre en tenant compte du signe de .
Voir le corrigé
- Le programme renvoie le plus petit entier n tel que .
- Il faut , donc . La valeur finale est 16.
- et , ce qui confirme le seuil.
Transformer avant de passer à la limite
Une somme télescopique et une comparaison exponentielle complètent les techniques déjà mobilisées.
Exercice 7 : Somme télescopique
Moyen
Pour , on définit .
- Décomposer en une différence de deux fractions.
- Simplifier la somme et exprimer en fonction de n.
- Déterminer la limite de la suite et préciser si elle est atteinte.
Indication
Écrire quelques termes après la décomposition pour faire apparaître les annulations.
Voir le corrigé
- On a .
- Les termes intermédiaires s'annulent : .
- La limite vaut 1. Pour tout n fini, , donc : la limite n'est jamais atteinte.
Exercice 8 : Le polynôme face à l’exponentielle
Difficile
On pose pour .
- Calculer le quotient .
- Montrer que, pour , ce quotient est inférieur ou égal à .
- En déduire une majoration géométrique de , puis sa limite.
Indication
Comparer à , puis itérer l'inégalité obtenue.
Voir le corrigé
- .
- Pour , , donc le quotient est au plus .
- En itérant, pour . Le majorant tend vers 0, donc .