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Suites monotones

Domaine
Analyse

Suites monotones

Définition Croissance, décroissance et monotonie

Soit \((u_n)_{n\in\mathbb{N}}\) une suite de \(\mathcal{S}(\mathbb{R})\).

La suite \((u_n)\) est croissante si :

\[\forall n\in\mathbb{N},\qquad u_n\leq u_{n+1}\]

La suite \((u_n)\) est décroissante si :

\[\forall n\in\mathbb{N},\qquad u_n\geq u_{n+1}\]

La suite \((u_n)\) est constante si :

\[\forall n\in\mathbb{N},\qquad u_n=u_{n+1}\]

Une suite est monotone si elle est croissante ou décroissante.

Remarques Remarques

Remarque Inégalités strictes

On définit de la même manière les suites strictement croissantes et strictement décroissantes en remplaçant les inégalités larges par des inégalités strictes.

Remarque Monotonie à partir d’un certain rang

Une suite est croissante à partir du rang \(n_0\) si :

\[\forall n\in\mathbb{N},\quad n\geq n_0\Longrightarrow u_n\leq u_{n+1}\]

Elle est décroissante à partir du rang \(n_0\) si :

\[\forall n\in\mathbb{N},\quad n\geq n_0\Longrightarrow u_n\geq u_{n+1}\]
Remarque Exemple de suite non monotone

La suite \((u_n)_{n\in\mathbb{N}}\) définie par \(u_n=(-1)^n\) n’est pas monotone.

Méthode Étudier le sens de variation d’une suite

On peut étudier le sens de variation d’une suite en examinant le signe de la différence de deux termes consécutifs ou en utilisant une fonction associée.

Méthode Signe de la différence de deux termes consécutifs

On étudie le signe de \(u_{n+1}-u_n\).

\[\forall n\in\mathbb{N},\quad u_{n+1}-u_n\geq 0\Longrightarrow (u_n)\text{ est croissante}\]
\[\forall n\in\mathbb{N},\quad u_{n+1}-u_n\leq 0\Longrightarrow (u_n)\text{ est décroissante}\]
\[\forall n\in\mathbb{N},\quad n\geq n_0\Longrightarrow u_{n+1}-u_n\geq 0\Longrightarrow (u_n)\text{ est croissante à partir du rang }n_0\]
\[\forall n\in\mathbb{N},\quad n\geq n_0\Longrightarrow u_{n+1}-u_n\leq 0\Longrightarrow (u_n)\text{ est décroissante à partir du rang }n_0\]

Méthode Variation d’une fonction associée

Si \(u_n=f(n)\), la suite a le même sens de variation que \(f\) sur \([0,+\infty[\).

Si \(f\) est décroissante sur \([n_0,+\infty[\), alors \((u_n)\) est décroissante à partir du rang \(n_0\).

Exemple résolu Étude d’une suite rationnelle réservé aux comptes

Exemple résolu Étude d’une suite polynomiale réservé aux comptes

Exemple résolu Étude de deux suites définies par une somme et un produit réservé aux comptes