--> TS ∼ DST n°2 Exercice 1 Soit (un)(u_n) la suite définie par u0=0u_0=0 et pour tout entier nn : un+1=un+2u_{n+1}=\sqrt{u_n+2}.
  1. Donner une valeur approchée à 10310^{-3} de u5u_5.
  2. Correction
    À l'aide de la calculatrice, en tappant : 0 + entrée + Rep+2\sqrt{\text{Rep}+2} + entrée ×\times 5, on obtient :
    u51,998u_5\simeq1,998.
  3. Montrer par récurrence que pour tout entier nn, 0un2\,\,0\leq u_n \leq 2.
Correction
Initialisation
Pour n=0n=0 : u0=0u_0=0, donc on a bien : 0u020\leq u_0\leq 2.
Hérédité
Supposons que pour un certain entier nn : 0un20\leq u_n \leq 2.
Montrons alors que : 0un+120\leq u_{n+1} \leq 2.

D'après l'hypothèse de récurrence :
00 \leq unu_n \leq 22
22 \leq un+2u_n+2 \leq 44 En ajoutant 22 à chacun des membres de l'encadrement
2\sqrt{2} \leq un+2\sqrt{u_n+2} \leq 4\sqrt{4} En appliquant la fonction racine carrée qui est croissante sur [0;+[[0;+\infty[
2\sqrt{2} \leq un+1u_{n+1} \leq 22
00 \leq un+1u_{n+1} \leq 22 Car un nombre plus grand que 2\sqrt{2} est plus grand que 00.
Conclusion
D'après le principe de récurrence, pour tout entier nn, 0un2\,\,0\leq u_n \leq 2.
Exercice 2 On considère les trois nombres complexes ci-dessous.
z1=22+i3z_1=\dfrac{-2}{2+i\sqrt{3}}

z2=(1+i)4z_2 = (1+i)^4

z3=(6+2i)223iz_3 = \dfrac{(6+2i)^2}{2-3i}
  1. Donner leur forme algébrique.
  2. Correction
    z1z_1 == 22+i3\dfrac{-2}{2+i\sqrt{3}}
    == 22+i3×2i32i3\dfrac{-2}{2+i\sqrt{3}}\times\dfrac{2-i\sqrt{3}}{2-i\sqrt{3}}
    == 4+2i322+(3)2\dfrac{-4+2i\sqrt{3}}{2^2+(\sqrt{3})^2}
    == 4+2i37\dfrac{-4+2i\sqrt{3}}{7}
    == 47+237i-\dfrac{4}{7}+\dfrac{2\sqrt{3}}{7}i.
    Correction
    z2z_2 == (1+i)4(1+i)^4
    == ((1+i)2)2)((1+i)^2)^2)
    == (1+2i1)2\left( 1+2i-1 \right)^2
    == (2i)2(2i)^2
    == 4-4.
    Correction
    z3z_3 == (6+2i)223i\dfrac{(6+2i)^2}{2-3i}
    == 36+24i423i×2+3i2+3i\dfrac{36+24i-4}{2-3i}\times\dfrac{2+3i}{2+3i}
    == (32+24i)(2+3i)4+9\dfrac{(32+24i)(2+3i)}{4+9}
    == 8+144i13\dfrac{-8+144i}{13}
    == 813+14413i-\dfrac{8}{13}+\dfrac{144}{13}i.
  3. Déterminer celui dont le module est maximal.
Correction
On détermine tout d'abord le module de chacun de ces nombres à partir de leur forme algébrique.

z1|z_1| == (47)2+(237)2\sqrt{\left(-\dfrac{4}{7}\right)^2+\left( \dfrac{2\sqrt{3}}{7} \right)^2} == 1649+1249\sqrt{\dfrac{16}{49}+\dfrac{12}{49}} == 2849\sqrt{\dfrac{28}{49}} == 287\dfrac{\sqrt{28}}{7} == 277\dfrac{2\sqrt{7}}{7} \simeq 0,7560,756.

z2|z_2| == (4)2+02\sqrt{(-4)^2+0^2} == 44.

z3|z_3| == (813)2+(14413)2\sqrt{\left( -\dfrac{8}{13} \right)^2+\left( \dfrac{144}{13} \right)^2} == 64169+20736169\sqrt{\dfrac{64}{169}+\dfrac{20\,736}{169}} == 2080013\dfrac{\sqrt{20\,800}}{13} == 401313\dfrac{40\sqrt{13}}{13} \simeq 11,09411,094.

Ainsi, c'est le nombre z3z_3 qui possède le plus grand module.
Exercice 3 Résoudre dans C\mathbb{C} les équations suivantes. On écrira les solutions sous forme algébrique.
z2+z=7z^2+z=-7

4z2+2z5=04z^2+2z-5=0

(92i)z2=(2+4i)z(9-2i)z^2=(2+4i)z
Correction
z2+z=7z^2+z=-7 \Leftrightarrow z2+z+7=0z^2+z+7=0

Le discriminant de cette équation vaut : Δ=124×7\Delta = 1^2-4\times7 == 27-27.

Ainsi, elle possède deux solutions complexes conjuguées :

z1=1i272z_1=\dfrac{-1-i\sqrt{27}}{2} == 1332\dfrac{-1-3\sqrt{3}}{2} == 12332i-\dfrac{1}{2}-\dfrac{3\sqrt{3}}{2}i.

z2=12+332iz_2 = -\dfrac{1}{2}+\dfrac{3\sqrt{3}}{2}i
Correction
4z2+2z5=04z^2+2z-5=0

Le discriminant de cette équation vaut : Δ=4+4×4×5\Delta =4+4\times4\times5 == 8484.

Ainsi, elle possède deux solutions réelles :

z1=2848z_1 = \dfrac{-2-\sqrt{84}}{8} == 22218\dfrac{-2-2\sqrt{21}}{8} == 1214\dfrac{-1-\sqrt{21}}{4}

z2=1+214z_2 = \dfrac{-1+\sqrt{21}}{4}.
Correction
(92i)z2(9-2i)z^2 == (2+4i)z(2+4i)z
(92i)z2(2+4i)z(9-2i)z^2-(2+4i)z == 00
z((92i)z(2+4i))z( (9-2i)z-(2+4i) ) == 00


D'après la règle du produit nul :

z=0z=0 ou (92i)z(2+4i)(9-2i)z-(2+4i) == 00
(92i)z(9-2i)z == 2+4i2+4i
zz == 2+4i92i\dfrac{2+4i}{9-2i}
zz == 2+4i92i×9+2i9+2i\dfrac{2+4i}{9-2i}\times\dfrac{9+2i}{9+2i}
zz == 10+40i81+4\dfrac{10+40i}{81+4}
zz == 1085+4085i\dfrac{10}{85}+\dfrac{40}{85}i
zz == 217+817i\dfrac{2}{17}+\dfrac{8}{17}i


L'équation admet donc deux solutions : 00 et 217+817i\dfrac{2}{17}+\dfrac{8}{17}i.
Exercice 4 Donner les limites des suites définies ci-dessous :
un=32+n2u_n = \dfrac{3}{2+n^2}

vn=4n2+1n(2n+1)v_n=\dfrac{4n^2+1}{n(2n+1)}

wn=cos(2n)n+1w_n=\dfrac{\cos(2n)}{n+1}
Correction
limn+n2=+\displaystyle{\lim_{n\rightarrow+\infty}}n^2=+\infty, donc limn+2+n2=+\displaystyle{\lim_{n\rightarrow+\infty}}2+n^2=+\infty et limn+32+n2=0\displaystyle{\lim_{n\rightarrow+\infty}}\dfrac{3}{2+n^2}=0.

Ainsi : limn+un=0\displaystyle{\lim_{n\rightarrow+\infty}}u_n=0.
Correction
limn+vn\displaystyle{\lim_{n\rightarrow+\infty}}v_n == limn+4n2+12n2+n\displaystyle{\lim_{n\rightarrow+\infty}}\dfrac{4n^2+1}{2n^2+n} == limn+4n22n2\displaystyle{\lim_{n\rightarrow+\infty}}\dfrac{4n^2}{2n^2} == 22.
Correction
Pour tout entier nn :
1-1 \leq cos(n)\cos(n) \leq 11
1n+1-\dfrac{1}{n+1} \leq cos(n)n+1\dfrac{\cos(n)}{n+1} \leq 1n+1\dfrac{1}{n+1} car n+1>0n+1>0
1n+1-\dfrac{1}{n+1} \leq wnw_n \leq 1n+1\dfrac{1}{n+1}


Or, limn+1n+1\displaystyle{\lim_{n\rightarrow+\infty}}-\dfrac{1}{n+1} == limn+1n+1\displaystyle{\lim_{n\rightarrow+\infty}}\dfrac{1}{n+1} == 00.

Ainsi, d'après le théorème d'encadrement des limites : limn+wn\displaystyle{\lim_{n\rightarrow+\infty}}w_n == 00.