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Partie 1 : Analyse
Ch. 2
Fonctions
Ch. 3
Dérivation
Partie 2 : Statistiques et probabilités
Ch. 4
Fréquences conditionnelles et probabilités conditionnelles
Ch. 5
Variables aléatoires
Automatismes
Partie 3 : Géométrie
Ch. 6
Trigonométrie
Ch. 7
Produit scalaire
Ch. 8
Nombres complexes
Partie 4 : Analyse
Ch. 9
Compléments sur la dérivation
Ch. 10
Primitives
Révisions Genially
Chapitre 1
Cours 3

Suites géométriques

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A
Définition et représentation graphique

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Définition
Une suite numérique à termes strictement positifs (u_n) est une suite géométrique lorsqu'il existe un réel q tel que, pour tout entier naturel n, u_{n+1}=q \times u_{n}.

Le nombre q est appelé la raison de la suite géométrique (u_n).

On a schématiquement : u_{0} \stackrel{\times q}{\longrightarrow} u_{1} \stackrel{\times q}{\longrightarrow} u_{2} \stackrel{\times q}{\longrightarrow} \ldots \stackrel{\times q}{\longrightarrow} u_{n} \stackrel{\times q}{\longrightarrow} u_{n+1} \stackrel{\times q}{\longrightarrow} \ldots
Remarque
On se limite ici aux suites géométriques à termes strictement positifs.

Notation
La raison d'une suite géométrique est généralement notée q.
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Exemple
Soit (u_n) une suite vérifiant, pour tout entier naturel n, la relation de récurrence u_{n+1}=6u_n.
La suite (u_n) est alors une suite géométrique de raison q = 6.
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Définition
On dit que le nuage de points associé à la représentation graphique d'une suite géométrique témoigne d'une croissance (ou décroissance) exponentielle.

Représentation graphique d'une suite géométrique
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Application et méthode - 6

Représenter graphiquement les termes d'une suite géométrique

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Énoncé
Calculer, puis représenter, les cinq premiers termes de la suite géométrique (u_n) de raison 3 et de premier terme u_{0}=\dfrac{2}{3}.
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Méthode

  • Une suite géométrique (u_n) vérifie une relation de récurrence de la forme u_{n+1}=qu_n.

  • On identifie la raison q de la suite ainsi que son premier terme u_0.

  • On utilise ensuite la relation de récurrence afin de calculer les quatre autres termes.

  • On place enfin les points de coordonnées \left(n \; ; u_{n}\right).
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Solution
La suite (u_n) étant géométrique de raison 3, on peut écrire, pour tout entier naturel n, u_{n+1}=3 u_{n}.
On utilise alors la relation de récurrence.
On a déjà u_{0}=\dfrac{2}{3}.
Ainsi, u_{1}=3 u_{0}=3 \times \dfrac{2}{3}=2.
On a donc u_{2}=3 u_{1}=3 \times 2=6.
Ensuite, u_{3}=3 \times u_{2}=3 \times 6=18.
Enfin, u_{4}=3 \times u_{3}=3 \times 18=54.
Ainsi, les points de coordonnées \left(0 \; ; \dfrac{2}{3}\right) ; (1 \; ; 2) ; (2 \; ; 6) ; (3 \; ; 18) et (4 \; ; 54) appartiennent au nuage de points représentant la suite.

Placeholder pour Représenter graphiquement les termes d'une suite géométriqueReprésenter graphiquement les termes d'une suite géométrique
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Pour s'entraîner : exercices
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B
Sens de variation d'une suite géométrique

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Propriété
Soit (u_n) une suite géométrique strictement positive de raison q \gt 0.
  • Si q \gt 1, alors la suite (u_n) est strictement croissante.
  • Si 0 \lt q \lt 1, alors la suite (u_n) est strictement décroissante.
  • Si q = 1, alors la suite (u_n) est constante.
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Démonstration

Soit (u_n) une suite géométrique à termes strictement positifs de raison q.

La suite vérifie donc la relation de récurrence suivante : u_{n+1}=q u_{n}, d'où q=\dfrac{u_{n+1}}{u_{n}}.
  • Si q \gt 1, alors \dfrac{u_{n+1}}{u_{n}}>1. Les termes étant strictement positifs, on obtient u_{n+1}>u_{n}.
    La suite (u_n) est donc strictement croissante.

  • Si 0 \lt q \lt 1, alors \dfrac{u_{n+1}}{u_{n}}\lt 1. Les termes étant strictement positifs, on obtient u_{n+1} \lt u_{n}.
    La suite (u_n) est donc strictement décroissante.

  • Si q = 1, alors \dfrac{u_{n+1}}{u_{n}} = 1, soit u_{n+1}=u_n. La suite (u_n) est donc constante.
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Exemples
1. Soit (u_n) une suite géométrique de raison 3 vérifiant u_0 \gt 0.
On a alors, pour tout entier naturel n, u_{n+1}=3 u_{n}.
La raison 3 étant strictement supérieure à 1, on en déduit que la suite (u_n) est strictement croissante.
2. Soit (v_n) une suite géométrique de raison 0{,}4 vérifiant v_0 \gt 0.
On a alors, pour tout entier naturel n, v_{n+1}=0{,}4 v_n.
La raison 0{,}4 étant strictement comprise entre 0 et 1, on en déduit que la suite (v_n) est strictement décroissante.
Remarque
Multiplier une quantité par 0{,}4 revient à lui retirer 60 %. Il est donc logique d'obtenir une suite décroissante.
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Application et méthode - 7

Déterminer les variations d'une suite géométrique

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Énoncé
Déterminer le sens de variation des suites (u_n) et (v_n) définies par les relations suivantes.

1. u_{n+1}=1{,}5 u_{n} \text { et } u_{0}=1.
2. v_{n+1}=\dfrac{2}{5} v_{n} \text { et } v_{0}=3.
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Solution
1. On sait que, pour tout entier naturel n, u_{n+1}=1{,}5 u_{n}.
Ainsi, la suite (u_n) est géométrique de raison 1{,}5 avec u_{0}\gt 0.
Or 1{,}5 \gt 1, donc la suite (u_n) est strictement croissante.

2. On sait que, pour tout entier naturel n, v_{n+1}=\dfrac{2}{5} v_{n}.
Ainsi, la suite (v_n) est géométrique de raison \dfrac{2}{5} avec v_{0}\gt 0.
Or, 0\lt \dfrac{2}{5}\lt 1, donc la suite (v_n) est strictement décroissante.

Pour s'entraîner : exercices
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Méthode

  • On écrit la relation de récurrence u_{n+1}=q u_{n}.
  • On identifie la raison q de la suite.
  • On compare q à 1 et on en déduit si la suite est strictement croissante (si q \gt 1), strictement décroissante (si 0 \lt q \lt 1) ou constante (si q = 1).

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