Suites et raisonnement par récurrence
Rappels et compléments sur les suites
ExempleSuite de Fibonacci
Définie par , , .
Premiers termes :
Cette suite modélise la croissance de populations (lapins de Fibonacci), les spirales de coquillages, les phyllotaxies de fleurs.
Remarque
Pour une suite récurrente d'ordre , il faut deux conditions initiales pour que la suite soit bien définie. Avec une seule condition, il existe une infinité de suites possibles.
Monotonie, bornitude et convergence
Raisonnement par récurrence
Remarque
La récurrence joue deux rôles distincts en mathématiques :
— Outil de construction : une suite définie par se construit terme à terme — chaque terme est littéralement découvert à partir du précédent. On explore, on conjecture, on comprend le comportement.
— Outil de démonstration : une fois un résultat conjecturé (par exemple une formule explicite), on le prouve par récurrence. Dans ce cas, la formule doit être connue avant de rédiger la preuve.
Les deux usages sont complémentaires et présents dans ce chapitre.
ExempleDémonstration — Somme des entiers (à connaître)
Montrons que pour tout : .
Initialisation () : . ✓
Hérédité : supposons la propriété vraie au rang (H.R.). Montrons-la au rang .
.
C'est bien la formule au rang .
ExempleDémonstration — Inégalité de Bernoulli (à connaître)
Pour tout et tout : .
Initialisation () : . ✓
Hérédité : supposons . Comme :
.
Or , donc .
Récurrence appliquée aux suites
ExempleSuite bornée et croissante — méthode complète
Soit définie par et .
Étape 1 — Bornitude : montrons par récurrence que pour tout .
Init : . ✓ Hérédité : si , alors . ✓
Étape 2 — Monotonie : .
Puisque , on a et , donc , soit .
Étape 3 — Convergence : est croissante et majorée par → elle converge vers un réel .
Étape 4 — Limite : , soit , soit .
Solutions : ou . Comme , on conclut .
Lycée Français International d'Agadir · H. Moustaine · Mathématiques Terminale Spé
Séquence 1 — Suites et récurrence