Question 12
Soit \((u_n)_{n\geqslant 0}\) la suite définie par \(u_0=\sqrt{3}\) et, pour \(n\geqslant 1\), \(\displaystyle u_n=\sqrt{3u_{n-1}}\). Alors
  • \(\displaystyle\lim_{n\to \infty} u_n = \sqrt{3}\)
  • \(\displaystyle\lim_{n\to \infty} u_n = 0\)
  • \(\displaystyle\lim_{n\to \infty} u_n = 3\)
  • \((u_n)_{n\geqslant 0}\) diverge
La fonction \(g(x)=\sqrt{x}\), définie sur \(\mathbb{R}_+\), a deux points fixes, \(0\) et \(3\).
L'image suggère fortement que \(u_n\to 3\). Pour le montrer rigoureusement:
  1. Montrer que \(u_n\leqslant 3\) pour tout \(n\). Par induction: \(u_0=\sqrt{3}\lt 3\). Si c'est vrai pour \(n\), \(u_n\leqslant 3\), alors pour \(n+1\) on peut écrire (en utilisant le fait que \(x\mapsto \sqrt{3x}\) est croissante) \[ u_{n+1}=\sqrt{3u_n}\leqslant \sqrt{3\cdot 3}=3 \]
  2. Montrer que \((u_n)\) est croissante: Par le point précédent, \[ u_{n+1}-u_n=\sqrt{3u_n}-u_n=\sqrt{u_n}(\sqrt{3}-\underbrace{\sqrt{u_n}}_{\leqslant \sqrt{3}})\geqslant 0 \]
Donc \((u_n)\) est croissante et majorée, donc elle converge. Comme \(u_0\gt 0\), et comme \(g(x)=\sqrt{x}\) est continue, sa limite ne peut être que le point fixe \(3\).

Vidéo (David Strütt)