Suite, somme télescopique et comportement asymptotique

Difficile Inspiré BAC France
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Exercice inspiré d'un BAC France
Source-style : BAC France Spé Maths 2024
Inspiré du style BAC France Spé Maths 2024
Énoncé et solution adaptés au programme marocain. Voir crédits.

Énoncé

Pour tout entier n *, on définit :

  1. Vérifier que pour tout n * : (décomposition en éléments simples).
  2. En déduire la valeur exacte de la somme .
  3. Calculer la limite de quand . Interpréter.
  4. On pose maintenant pour , et on considère la suite définie par :
    .
    a) Montrer que pour tout : .
    (On admettra que pour tout : pour .)
    b) Déterminer la limite de quand .

Indices

— clique pour révéler
1 Indice 1
Mets $\\frac{1}{n}-\\frac{1}{n+1}$ au même dénominateur pour retrouver $u_n$.
2 Indice 2
Utilise la décomposition trouvée pour écrire $S_n$ comme une somme télescopique où presque tous les termes s'annulent.
3 Indice 3
Pour la partie 4, encadre $\\frac{1}{k+1}$ entre deux différences de logarithmes consécutifs (intégrale d'une fonction décroissante), puis somme ces inégalités de $k=1$ à $n$.

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La méthode — par où commencer

Mets au même dénominateur pour retrouver .

Utilise la décomposition trouvée pour écrire comme une somme télescopique où presque tous les termes s'annulent.

La rédaction complète, étape par étape, se trouve juste en dessous.

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