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Énoncé
Soit (un) la suite définie par u0=1 et la relation, valable pour tout entier naturel n, un+1=1+un1.
Questions préliminaires
1. Donner une valeur arrondie au centième des cinq premiers termes de la suite (un).
2. Représenter dans un repère les cinq premiers termes de la suite (un).
3. Que remarque-t-on ?
Min C. Chiu/Shutterstock
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Objectif
Quel que soit l'entier n, calculer le terme de rang n de la suite (un) et découvrir la notion de limite d'une suite à l'aide d'une des deux méthodes.
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Méthode de résolution 1
Python
On souhaite calculer les termes de la suite (un) grâce à la fonction calcul_terme écrite en langage Python.
def calcul_terme(n):
u = 1
for i in range(n):
u = 1 + 1/u
return u
1. Programmer cet algorithme.
2. Quelle valeur de n devons-nous choisir pour que le programme retourne la valeur de u5 ?
3. Si l'on veut changer la valeur de u0, comment modifie-t-on l'algorithme ?
4. En calculant u10, u15 et u20, les termes semblent se
rapprocher d'une valeur ℓ.
Donner une valeur approchée de ℓ.
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Méthode de résolution 2
Tableur
On considère la feuille de calcul suivante.
1. Quelle valeur devons-nous saisir dans la cellule B2 ?
2. Quelle formule devons-nous saisir dans la cellule B3, puis étirer vers le bas, pour obtenir les valeurs successives de la suite (u_n) ?
3. Conjecturer le sens de variation de la suite.
4. Les termes de la suite semblent se rapprocher d'une valeur particulière notée ℓ. Donner une approximation de la valeur du nombre ℓ.
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Pour aller plus loin
Le nombre ℓ approché précédemment, vers lequel les termes de la suite semblent tendre, est appelé limite de la suite(un).
C'est une notion qui sera abordée en classe de Terminale.
On peut montrer que le nombre ℓ est la solution positive de l'équation x=1+x1.
1. Vérifier que les nombres 21+5 et 21−5 sont solutions de cette équation. On admet qu'il n'y a pas d'autre solution.
2. Quelle est alors la valeur exacte de ℓ ?
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Anecdote
Le nombre ℓ est appelé nombre d'or. Il est utilisé en géométrie dans la construction de polygones réguliers et se retrouve dans de bien nombreuses œuvres d'art. Il est d'ailleurs étonnant de le retrouver également dans la nature, par exemple dans la structure des fleurs de tournesol, des brocolis, etc.