Chapitre Complémentaire 2 : Suites numériques

7         Suites arithmétiques et géométriques

7.1         Suites arithmétiques

Définition :

Soit r un réel. La suite réelle  est une suite (ou progression) arithmétique de raison r si et seulement si la différence de deux termes consécutifs quelconques de la suite est égale à :

 

 

 

Chaque terme de la suite est la moyenne arithmétique des deux termes qui l’entourent, d’où la dénomination « suite arithmétique ».

 

Exemples :

·        La suite de tous les entiers naturels, définie par  est une suite arithmétique de raison 1.

·        La suite de tous les entiers naturels impairs, définie par  est une suite arithmétique de raison 2 et de premier terme 1.

 

Propriétés :

·         

·        Toute suite arithmétique de raison strictement positive est croissante.

·        Toute suite arithmétique de raison strictement négative est décroissante.

·        La somme  des n premiers termes de la suite est donnée par :

                         

 

Exemple : La somme des n premiers entiers naturels non nuls est la somme des n premiers de la suite arithmétique de raison 1 et de premier terme 1. On a donc :

 

 

Théorème :

Soit  une suite arithmétique de raison r.

Si r est nul, la suite est constante ; elle est donc convergente.

Si r est non nul, la suite est divergente :

Si , alors  

Si , alors  

7.2       Suites géométriques

Définition :

Soit q un réel non nul. La suite réelle  est une suite (ou progression) géométrique de raison q si et seulement si chaque terme, à partir du second, est égal au produit par q de celui qui le précède :

                             

 

 

Chaque terme est donc la moyenne géométrique des deux termes qui l’entourent, d’où la dénomination « suite géométrique».

 

Exemples :

La suite  est une suite géométrique de raison 1.

La suite  est une suite géométrique de raison 2.

 

Propriétés :

·         

·        Toute suite géométrique de raison strictement positive est monotone.

·        Soit  la suite des n premiers termes d’une suite géométrique/

                            Si , on a .

                            Si , on a .

 

Exemple :

La somme  est la somme des n premiers termes de la suite géométrique de raison 2 et de premier terme 1. On a donc .

 

Proposition :

Si l’on a , alors on a  

Si l’on a , alors on a  

 

Théorème :

Soit  une suite géométrique de raison q et de premier terme  non nul.

·        Si , la suite est constante et, par suite, convergente.

·        Si , la suite est divergente.

·        Si , la suite est divergente.

·        Si , la suite est convergente.

 

Théorème :

Soit  une suite géométrique de raison q et de premier terme  non nul.

Soit  la somme des n premiers termes de cette suite.

Si l’on a , alors on a .

 

Exemple :

On a .