Soit la suite \((v_n)\) définie pour tout \(n\) par par \(v_n=3-n^2\).
Question
A l'aide de la calculatrice, conjecturer qu'il existe un rang N au delà duquel \(v_n<-1000\).
Quel est ce rang ?
Solution

Il semble que pour \(n\geqslant 32\), les valeurs de la suite \((u_n)\)descendent en dessous du seuil de -1000.
Question
Démontrer par le calcul la conjecture de la question précédente.
Solution
\(3-n^2<-1000 \Longleftrightarrow -n^2<-1003 \Longleftrightarrow n^2>1003\Longleftrightarrow n>\sqrt{1003}\approx 31,7\)
(on renverse l'inégalité par passage à l'opposé pour la 1ère équivalence et on la
conserve pour la 2èmecar la fonction racine est croissante sur \(\mathbb R^+\)).
Par conséquent, à partir d'un rang n supérieur à 32, tous les termes de la suite \((v_n)\) sont dans l'intervalle \(]-\infty ;-1000[\).
Question
Généraliser le résultat de la question précédente à n'importe quel seuil B.
Montrer ainsi que \((v_n)\) est divergente et que sa limite est \(-\infty\)
Solution

Soit un réel B négatif.
\(3-n^2<B \Longleftrightarrow -n^2<B-3\)
\(3-n^2<B \Longleftrightarrow n^2>3-B\) (on renverse l'inégalité par passage à l'opposé)
\(3-n^2<B \Longleftrightarrow n>\sqrt{3-B}\) (si B<0, 3-B est positif et la fonction racine est croissante sur \(\mathbb R^+\))
Par conséquent, à partir d'un rang n supérieur à \(\sqrt{3-B}\), tous les termes de la suite \((v_n)\) sont dans l'intervalle \(]-\infty ;B[\)
Question
On considère l'algorithme suivant :
Initialisation
... Saisir B
... N prend la valeur 0
... V prend la valeur 3
Traitement
... Tant que V>B Faire
... ... N prend la valeur N+1
... ... V prend la valeur 3-N^2
... Fin Tant que
Sortie
... Afficher N
Cet algorithme s'arrête t-il à un moment ? Justifier.
Solution
On sait que la suite \((v_n)\) tend vers \(-\infty\). Quelle que soit la valeur de B saisie, on sait qu'à partir d'un certain rang N, les valeurs v_N seront inférieures à B, ce qui mettra fin à la boucle Tant que. L'algorithme s’arrête donc en affichant la plus petite valeur de n où le seuil B est dépassé.
Question
Programmer l'algorithme ci-dessus sur Python ou votre calculatrice et donner la valeur retournée par celui-ci. lorsqu'on saisit la valeur -100.
Ce résultat est-il cohérent avec le travail fait dans la première question ?
Solution
Voici le lien vers le programme réalisé en Python. Le code du programme est écrit ci-dessous.
# Initialisation
B=int(input("Saisir une valeur pour B"))
N=0
V=3
# Traitement
while V>B:
N=N+1
V=3-N**2
# Sortie
print(N)
La valeur retournée pour \(B=-100\) est \(N=11\).
Nous avions déterminé en première question que lorsque \(n>\sqrt{3-B}\), alors \(v_n<B\).
Or \(\sqrt{3-B}=\sqrt{103}\approx 10,15\) donc pour \(n\geq11\), le seuil de -100 est dépassé, ce qui est bien le résultat donné par le programme.