Chapitre 2 — Limites de suite

Exercices courts, interactifs et corrigeables pour travailler les gestes essentiels du chapitre.

Exercice 1 — Quotient de polynômes

Variante 1/2

Déterminer \(\lim\limits_{n\to+\infty}\frac{3n^2+2n-1}{2n^2+5}\).

Correction type

Niveau attendu : Correction générée

Énoncé travaillé : Déterminer \(\lim\limits_{n\to+\infty}\frac{3n^2+2n-1}{2n^2+5}\).

  1. Repérer le terme dominant ou transformer l’expression pour lever l’indétermination.
  2. Utiliser les croissances comparées, les opérations sur les limites, l’encadrement ou le théorème des gendarmes.
  3. Donner la limite avec une justification courte, pas seulement le résultat.

Pour la variante : Variante : déterminer \(\lim\limits_{n\to+\infty}\frac{5n^3-n}{2n^3+7}\).

Erreurs fréquentes :

  • Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
  • Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
  • Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.

Exercice 2 — Forme indéterminée

Variante 1/2

Étudier la limite de \(u_n=\sqrt{n^2+3n}-n\).

Correction type

Niveau attendu : Correction générée

Énoncé travaillé : Étudier la limite de \(u_n=\sqrt{n^2+3n}-n\).

  1. Repérer le terme dominant ou transformer l’expression pour lever l’indétermination.
  2. Utiliser les croissances comparées, les opérations sur les limites, l’encadrement ou le théorème des gendarmes.
  3. Donner la limite avec une justification courte, pas seulement le résultat.

Pour la variante : Variante : étudier \(\sqrt{4n^2+n}-2n\).

Erreurs fréquentes :

  • Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
  • Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
  • Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.

Exercice 3 — Suite géométrique

Variante 1/2

Déterminer la limite de \(u_n=7\left(\frac34\right)^n\).

Correction type

Niveau attendu : Correction générée

Énoncé travaillé : Déterminer la limite de \(u_n=7\left(\frac34\right)^n\).

  1. Repérer le terme dominant ou transformer l’expression pour lever l’indétermination.
  2. Utiliser les croissances comparées, les opérations sur les limites, l’encadrement ou le théorème des gendarmes.
  3. Donner la limite avec une justification courte, pas seulement le résultat.

Pour la variante : Variante : \(v_n=-5\left(\frac25\right)^n\).

Erreurs fréquentes :

  • Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
  • Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
  • Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.

Exercice 4 — Comparaison

Variante 1/2

On sait que \(0\leq u_n\leq \frac{3}{n+1}\). Déterminer la limite de \(u_n\).

Correction type

Niveau attendu : Correction générée

Énoncé travaillé : On sait que \(0\leq u_n\leq \frac{3}{n+1}\). Déterminer la limite de \(u_n\).

  1. Repérer le terme dominant ou transformer l’expression pour lever l’indétermination.
  2. Utiliser les croissances comparées, les opérations sur les limites, l’encadrement ou le théorème des gendarmes.
  3. Donner la limite avec une justification courte, pas seulement le résultat.

Pour la variante : Variante : \(-\frac2n\leq v_n\leq \frac2n\).

Erreurs fréquentes :

  • Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
  • Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
  • Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.

Exercice 5 — Quotients de puissances : factoriser

Variante 1/2

Pour tout entier naturel \(n\), on définit \(u_n=\dfrac{3^n+2^n}{2\times3^n+1}\).

  1. Factoriser le numérateur et le dénominateur par \(3^n\), puis montrer que \(u_n=\dfrac{1+\left(\frac23\right)^n}{2+\left(\frac13\right)^n}\).
  2. Déterminer les limites des deux suites géométriques qui apparaissent.
  3. En déduire la limite de \((u_n)\) en justifiant l’utilisation de la limite d’un quotient.
Correction type

Variante 1 : \(3^n+2^n=3^n\left[1+\left(\frac23\right)^n\right]\) et \(2\times3^n+1=3^n\left[2+\left(\frac13\right)^n\right]\). En simplifiant par \(3^n\), qui est non nul, on obtient \(u_n=\dfrac{1+\left(\frac23\right)^n}{2+\left(\frac13\right)^n}\).

Les raisons \(\frac23\) et \(\frac13\) sont comprises strictement entre \(0\) et \(1\), donc les deux puissances tendent vers \(0\). Le numérateur tend vers \(1\) et le dénominateur vers \(2\ne0\). Par quotient, \(\displaystyle\lim_{n\to+\infty}u_n=\frac12\).

Variante 2 : \(2\times5^n-3^n=5^n\left[2-\left(\frac35\right)^n\right]\) et \(5^n+4\times3^n=5^n\left[1+4\left(\frac35\right)^n\right]\). Après simplification par \(5^n\), on obtient \(u_n=\dfrac{2-\left(\frac35\right)^n}{1+4\left(\frac35\right)^n}\).

Comme \(0<\frac35<1\), \(\left(\frac35\right)^n\) tend vers \(0\). Le numérateur tend vers \(2\) et le dénominateur vers \(1\ne0\). Par quotient, \(\displaystyle\lim_{n\to+\infty}u_n=2\).

Point de méthode : factoriser avant de calculer la limite ; utiliser \(\dfrac{a^n}{b^n}=\left(\dfrac ab\right)^n\). On utilise uniquement les limites de suites géométriques et les opérations sur les limites.

Exercice 6 — Théorème des gendarmes

Variante 1/2

Soit \(u_n=\dfrac{2+\sin(n)}{n}\). Encadrer \(u_n\) et en déduire sa limite.

Correction type

Niveau attendu : Correction générée

Énoncé travaillé : Soit \(u_n=\dfrac{2+\sin(n)}{n}\). Encadrer \(u_n\) et en déduire sa limite.

  1. Repérer le terme dominant ou transformer l’expression pour lever l’indétermination.
  2. Utiliser les croissances comparées, les opérations sur les limites, l’encadrement ou le théorème des gendarmes.
  3. Donner la limite avec une justification courte, pas seulement le résultat.

Pour la variante : Variante : \(v_n=\dfrac{n+\cos(n^2)}{n^2+1}\). Même méthode.

Erreurs fréquentes :

  • Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
  • Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
  • Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.

Exercice 7 — Suite récurrente et limite

Variante 1/2

Soit la suite \((u_n)\) définie par \(u_0=10\) et, pour tout entier naturel \(n\), \(u_{n+1}=0{,}6u_n+8\).

  1. On pose \(v_n=u_n-20\). Montrer que \((v_n)\) est une suite géométrique de raison \(0{,}6\).
  2. Calculer \(v_0\), puis exprimer \(v_n\) en fonction de \(n\).
  3. En déduire que \(u_n=20-10(0{,}6)^n\).
  4. Déterminer la limite de \((u_n)\) en justifiant la réponse.
Correction type

Variante 1 :

  1. \(v_{n+1}=u_{n+1}-20=0{,}6u_n+8-20=0{,}6(u_n-20)=0{,}6v_n\). La suite \((v_n)\) est donc géométrique de raison \(0{,}6\).
  2. \(v_0=10-20=-10\), donc \(v_n=-10(0{,}6)^n\).
  3. Comme \(u_n=v_n+20\), on obtient \(u_n=20-10(0{,}6)^n\).
  4. Puisque \(0<0{,}6<1\), \((0{,}6)^n\) tend vers \(0\). Par opérations sur les limites, \(\lim_{n\to+\infty}u_n=20\).

Variante 2 :

  1. \(v_{n+1}=u_{n+1}-8=0{,}5u_n+4-8=0{,}5(u_n-8)=0{,}5v_n\). La suite \((v_n)\) est donc géométrique de raison \(0{,}5\).
  2. \(v_0=2-8=-6\), donc \(v_n=-6(0{,}5)^n\).
  3. Comme \(u_n=v_n+8\), on obtient \(u_n=8-6(0{,}5)^n\).
  4. Puisque \(0<0{,}5<1\), \((0{,}5)^n\) tend vers \(0\). Ainsi, \(\lim_{n\to+\infty}u_n=8\).

Exercice 8 — Seuil par logarithme

Variante 1/2

Un capital de \(1\,500\) € est placé à \(3{,}2\,\%\) par an. À partir de quelle année dépasse-t-il \(2\,000\) € ?

Correction type

Niveau attendu : Correction générée

Énoncé travaillé : Un capital de \(1\,500\) € est placé à \(3{,}2\,\%\) par an. À partir de quelle année dépasse-t-il \(2\,000\) € ?

  1. Repérer le terme dominant ou transformer l’expression pour lever l’indétermination.
  2. Utiliser les croissances comparées, les opérations sur les limites, l’encadrement ou le théorème des gendarmes.
  3. Donner la limite avec une justification courte, pas seulement le résultat.

Pour la variante : Variante : \(2\,000\) €, taux \(2{,}5\,\%\), seuil \(3\,000\) €.

Erreurs fréquentes :

  • Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
  • Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
  • Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.

Exercice 9 — Reconnaître le terme dominant

Variante 1/2

Sans calcul long, identifier le terme dominant de \(u_n=\frac{4n^3-2n}{7n^3+n^2+1}\), puis conjecturer sa limite.

Correction type

Niveau attendu : Correction générée

Énoncé travaillé : Sans calcul long, identifier le terme dominant de \(u_n=\frac{4n^3-2n}{7n^3+n^2+1}\), puis conjecturer sa limite.

  1. Repérer le terme dominant ou transformer l’expression pour lever l’indétermination.
  2. Utiliser les croissances comparées, les opérations sur les limites, l’encadrement ou le théorème des gendarmes.
  3. Donner la limite avec une justification courte, pas seulement le résultat.

Pour la variante : Variante : \(v_n=\frac{-2n^2+5}{3n^2-n}\).

Erreurs fréquentes :

  • Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
  • Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
  • Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.