Terminale · Chapitre 1

Suites (I) — Limites

Exercices corrigés — opérations sur les limites, formes indéterminées, comparaison, théorème des gendarmes.
Ex. 1 — Opérations sur les limites Ex. 2 — Forme indéterminée ∞−∞ Ex. 3 — Forme indéterminée ∞/∞ Ex. 4 — Théorème de comparaison Ex. 5 — Théorème des gendarmes
Chaque exercice se traite d'abord seul, puis se corrige en cliquant sur le bouton vert. Les corrections détaillent chaque étape du raisonnement.
Exercice 1
Opérations sur les limites

Déterminer la limite de la suite définie par $u_n=n^2+3n$.

On identifie les limites de chaque terme.

$\displaystyle\lim_{n\to+\infty}n^2=+\infty$ et $\displaystyle\lim_{n\to+\infty}3n=+\infty$.

La somme de deux limites égales à $+\infty$ vaut $+\infty$, donc $\displaystyle\lim_{n\to+\infty}u_n=+\infty$.

Exercice 2
Forme indéterminée ∞−∞

Déterminer la limite de la suite définie par $u_n=2n^2-5n$.

On reconnaît une forme indéterminée $\ll+\infty-\infty\gg$ ; on factorise par $n^2$.

\[ u_n=2n^2-5n=n^2\left(2-\frac{5}{n}\right). \]

Or $\displaystyle\lim_{n\to+\infty}n^2=+\infty$ et $\displaystyle\lim_{n\to+\infty}\left(2-\frac{5}{n}\right)=2$.

Par produit, $\displaystyle\lim_{n\to+\infty}u_n=+\infty$.

Exercice 3
Forme indéterminée ∞/∞

Déterminer la limite de la suite définie par $v_n=\dfrac{3n^2-2n}{n^2+1}$.

Forme indéterminée $\ll\frac{\infty}{\infty}\gg$ : on factorise numérateur et dénominateur par $n^2$.

\[ v_n=\frac{n^2\left(3-\frac{2}{n}\right)}{n^2\left(1+\frac{1}{n^2}\right)}=\frac{3-\frac{2}{n}}{1+\frac{1}{n^2}}. \]

Comme $\displaystyle\lim_{n\to+\infty}\left(3-\frac{2}{n}\right)=3$ et $\displaystyle\lim_{n\to+\infty}\left(1+\frac{1}{n^2}\right)=1$, on obtient $\displaystyle\lim_{n\to+\infty}v_n=3$.

Exercice 4
Théorème de comparaison

On considère la suite définie par $u_n=n+(-1)^n$.

Montrer que la suite $(u_n)$ tend vers $+\infty$.

On minore la suite par une suite de limite connue.

Pour tout entier $n$, $(-1)^n\geqslant -1$, donc $u_n=n+(-1)^n\geqslant n-1$.

Or $\displaystyle\lim_{n\to+\infty}(n-1)=+\infty$.

Par comparaison, $\displaystyle\lim_{n\to+\infty}u_n=+\infty$.

Exercice 5
Théorème des gendarmes

On considère la suite définie pour $n\geqslant 1$ par $u_n=\dfrac{2+(-1)^n}{n}$.

Déterminer la limite de la suite $(u_n)$ à l'aide d'un encadrement.

On encadre le numérateur.

Pour tout $n$, $-1\leqslant(-1)^n\leqslant 1$, donc $1\leqslant 2+(-1)^n\leqslant 3$.

On divise par $n>0$.

\[ \frac{1}{n}\leqslant\frac{2+(-1)^n}{n}\leqslant\frac{3}{n}. \]

Comme $\displaystyle\lim_{n\to+\infty}\frac{1}{n}=\lim_{n\to+\infty}\frac{3}{n}=0$, le théorème des gendarmes donne $\displaystyle\lim_{n\to+\infty}u_n=0$.