Somme des termes d'une suite géométrique et limite

À propos de cette leçon

Terminale, mathématiques complémentaires › Suites numériques, modèles discrets

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Somme des termes d'une suite géométrique et limite

Suites numériques, modèles discrets. suite géométrique, arithmético-géométrique, limite de suite, somme géométrique

Échauffement

Trois questions rapides sur des leçons déjà vues.

Découvrir

On additionne 1+12+14+…1 + \dfrac{1}{2} + \dfrac{1}{4} + \dots. Vers quoi tend cette somme ?

  1. 22
  2. Elle devient infinie

L'idée clé

On utilise une formule, puis la limite de qnq^{n}.

Pour q≠1q \neq 1 : 1+q+⋯+qn=1−qn+11−q1 + q + \dots + q^n = \dfrac{1 - q^{n + 1}}{1 - q}.

Si 0≤q<10 \leq q < 1, alors lim⁡n→+∞(1+q+⋯+qn)=11−q\displaystyle\lim_{n \to +\infty}(1 + q + \dots + q^n) = \dfrac{1}{1 - q}.

Exemple corrigé

Calcule la limite de Sn=3+3×0,5+⋯+3×0,5nS_n = 3 + 3 \times 0{,}5 + \dots + 3 \times 0{,}5^n.

Sn=3(1+0,5+⋯+0,5n)S_n = 3(1 + 0{,}5 + \dots + 0{,}5^n)
On factorise 3.
Sn=3×1−0,5n+10,5S_n = 3 \times \dfrac{1 - 0{,}5^{n + 1}}{0{,}5}
Formule.
66
Limite : 0,5ⁿ⁺¹ tend vers 0.

À toi, guidé

À toi : quelle est la limite de 1+0,5+⋯+0,5n1 + 0{,}5 + \dots + 0{,}5^n ?

22
1 / (1 − 0,5).

Entraînement ★

  1. Quelle est la limite de 1+13+(13)2+⋯+(13)n1 + \dfrac{1}{ 3 } + \left(\dfrac{1}{ 3 }\right)^2 + \dots + \left(\dfrac{1}{ 3 }\right)^n quand nn tend vers +∞+\infty ?
  2. Quelle est la limite de 1+15+(15)2+⋯+(15)n1 + \dfrac{1}{ 5 } + \left(\dfrac{1}{ 5 }\right)^2 + \dots + \left(\dfrac{1}{ 5 }\right)^n quand nn tend vers +∞+\infty ?
  3. Quelle est la limite de 1+19+(19)2+⋯+(19)n1 + \dfrac{1}{ 9 } + \left(\dfrac{1}{ 9 }\right)^2 + \dots + \left(\dfrac{1}{ 9 }\right)^n quand nn tend vers +∞+\infty ?

Attention !

Entraînement ★★

  1. Calcule 1+2+4+⋯+221 + 2 + 4 + \dots + 2^{ 2 }.
  2. Calcule 1+2+4+⋯+241 + 2 + 4 + \dots + 2^{ 4 }.
  1. Pour q≠1q \neq 1, que vaut 1+q+q2+⋯+qn1 + q + q^2 + \dots + q^n ?
    1. 1−qn+11−q\dfrac{1 - q^{n + 1}}{1 - q}
    2. 1−qn1−q\dfrac{1 - q^n}{1 - q}
    3. n×qn \times q
  1. Calcule 1+3+9+⋯+321 + 3 + 9 + \dots + 3^{ 2 }.

Bilan

Trois questions pour vérifier que c'est acquis.

  1. Quelle est la limite de 1+13+(13)2+⋯+(13)n1 + \dfrac{1}{ 3 } + \left(\dfrac{1}{ 3 }\right)^2 + \dots + \left(\dfrac{1}{ 3 }\right)^n quand nn tend vers +∞+\infty ?
  2. Quelle est la limite de 1+15+(15)2+⋯+(15)n1 + \dfrac{1}{ 5 } + \left(\dfrac{1}{ 5 }\right)^2 + \dots + \left(\dfrac{1}{ 5 }\right)^n quand nn tend vers +∞+\infty ?
  3. Quelle est la limite de 1+19+(19)2+⋯+(19)n1 + \dfrac{1}{ 9 } + \left(\dfrac{1}{ 9 }\right)^2 + \dots + \left(\dfrac{1}{ 9 }\right)^n quand nn tend vers +∞+\infty ?

Fiche résumé

Somme géométrique

  • 1−qn+11−q\dfrac{1 - q^{n + 1}}{1 - q}.
  • Si 0≤q<10 \leq q < 1 : la limite est 11−q\dfrac{1}{1 - q}.

Attention : vérifie que q<1q < 1 avant de passer à la limite.

CC BY-SA 4.0