Les suites géométriques
Les suites géométriques
Définition
Soit $q$ un réel et $(u_n)_{n\in\mathbb{N}}$ une suite à valeurs réelles.
On dit que $(u_n)$ est une suite géométrique si, et seulement si :
Pour tout $n\in\mathbb{N}$ : $u_{n+1}=q\times u_n$
$ u_0 \underset{\times q}{\longrightarrow} u_1 \underset{\times q}{\longrightarrow} u_2 \underset{\times q}{\longrightarrow} \cdots \underset{\times q}{\longrightarrow} u_{n-1}\underset{\times q}{\longrightarrow} u_n \underset{\times q}{\longrightarrow} u_{n+1}$
On dit alors que $q$ est la raison de la suite géométrique $(u_n)$ et $u_0$ son premier terme.
Expression de $u_n$ en fonction de $n$
Soit $(u_n)$ une suite géométrique de raison $q$.
Si $u_0$ est le premier terme de la suite $(u_n)$, on peut démontrer facilement par récurrence que pour tout $n\in\mathbb{N}$,
$u_n=u_0\times q^n$.
On peut encore écrire cette égalité de la manière suivante :
$u_n=u_p\times q^{n-p}$ avec $p\leqslant n$.
Somme de termes consécutifs
On souhaite calculer la somme de termes consécutifs d’une suite géométrique $(u_n)$.
La somme se calcule de la manière suivante :
$\text{Somme}=\text{(1er terme)} \times \dfrac{1-q^{\text{nombre de termes}}}{1-q}$
Comment montrer qu'une suite est géométrique ?
Comment montrer qu’une suite est géométrique ?
Afin de montrer qu’une suite $(u_n)$ est géométrique, on commence par calculer les premiers termes en s’assurant qu’ils ne sont pas nuls puis on calcule les rapports des premiers termes : $\dfrac{u_1}{u_0}$ et $\dfrac{u_2}{u_1}$.
Considérons par exemple la suite $u_n = 4 \times 3^n$. On a alors $\dfrac{u_1}{u_0} = 3$ et $\dfrac{u_2}{u_1} = 3$.
Si il apparait que le rapport des premiers termes est une constante $q$: on émet alors une conjecture en supposant que la constante ainsi trouvée est la raison de la suite.
Il faut alors montrer en revenant à la définition d’une suite géométrique que $u_{n + 1} = q \times u_n$ pour tout $n \in \mathbb{N}$.
En revenant à notre exemple, on souhaite montrer que $u_{n + 1} = 3 u_n$.
Or :
$3 u_n = 3 \times ( 4 \times 3^n ) $
$3 u_n= 4 \times 3^{n + 1} $
$3 u_n= u_{n + 1}$.
Donc $(u_n)$ est une suite géométrique de raison $3$ et de premier terme $u_0 = 4 \times 3^0 = 4 \times 1 = 4$.
La boucle Pour
La boucle Pour
Dans un algorithme, il est possible de vouloir écrire une boucle que l’on souhaite répéter un nombre de fois connu : on utilise alors une boucle Pour.
Exemple :
On souhaite lancer $n$ fois un dé à six faces et afficher à chaque fois la face obtenue.
Un algorithme qui traduit cet exemple est le suivant.
Variables : $n, f$ (où $n$ est le nombre de répétitions de la boucle, c’est à dire le nombre de lancés et $f$ la face obtenue lors d’un lancé)
Entrée : Saisir $n$ (on indique le nombre de fois que l’on souhaite lancer le dé)
Traitement : (on écrit la boucle Pour, on utilise un nombre $i$ appelé compteur qui varie de 1 à 6 et qui compte ainsi le nombre de répétitions des opérations comprises entre les instructions Pour et Fin Pour)
Pour $i$ allant de 1 à $n$
nombre_entier(1, 6) $\to f$ (il s’agit d’une fonctionnalité préexistante qui permet de donner un nombre entier compris entre 1 et 6 aléatoirement)
Afficher $f$
Fin Pour
Sortie
Sans les commentaires, l’algorithme est donc :
- Variables : $n, f$
- Entrée : Saisir $n$
- Traitement : Pour $i$ allant de 1 à $n$
nombre_entier(1, 6) $\to f$
Afficher $f$
Fin Pour
- Sortie
Remarque :
On considère par exemple que l’on souhaite faire $n = 3$ lancés.
Au début $i$ vaut 1. La fonction nombre_entier(1, 6) donne la face obtenue puis on l’affiche.
On recommence ensuite la boucle, $i$ vaut alors 2. A nouveau, la fonction nombre_entier(1, 6) donne la face obtenue puis on l’affiche.
On recommence de même la boucle, $i$ vaut alors 3. On obtient un nombre au hasard que l’on affiche.
Enfin, $i$ valant 3, on quitte la boucle et le programme se termine.
Si on avait écrit l’instruction “Afficher $f$” en dehors de la boucle, l’algorithme aurait alors stocké 6 fois une face et aurait à la fin de la boucle affiché la dernière face obtenue.