On dit qu'une suite est divergente et tend vers +∞ si, pour tout nombre réel A, à partir d'un certain rang, tous les termes de la suite sont supérieurs à A. On dit qu'une suite est divergente et tend vers –∞ si, pour tout nombre réel A, à partir d'un certain rang, tous les termes de la suite sont inférieurs à A.
On dit qu'une suite tend vers +∞ si tout intervalle de la forme ]A, +∞[ contient tous les termes de la suite sauf un nombre fini d'entre eux (c. -à-d. contient tous les termes de la suite à partir d'un certain rang).
Pour démontrer qu'une suite (un) est divergente, on peut trouver deux suites extraites de (un) qui convergent vers des valeurs différentes; on peut la minorer par une suite tendant vers +∞ .
Remarque : Une suite qui est divergente n'admet pas nécessairement de limite infinie. Par exemple, la suite de terme générale (−1) prend alternativement les valeurs –1 et 1. Elle n'admet donc pas de limite finie, ni infinie. Elle est donc divergente.
Si une suite est strictement croissante alors elle tend vers +∞ Faux : 1 − 1 n , ou −e−n. 4. Si une suite tend vers +∞ alors elle n'est pas majorée Vrai.
On dit qu'une suite un converge vers un réel L si pour tout intervalle ouvert U contenant L, tous les termes de la suite appartiennent à U sauf un nombre fini. L est la limite de la suite un et elle est unique. Une suite est divergente si elle n'est pas convergente.
Si pour tout x, f(x) ≤ g(x) ≤ h(x) et si les fonctions f et h ont la même limite L en k, alors la limite de la fonction g en k est aussi L. C'est ce théorème que l'on utilise pour établir que la limite de sin(x)/x quand x tend vers 0 est égale à 1.
Pour conjecturer la limite d'une suite, il suffit de calculer quelques valeurs de la suite, avec une calculatrice par exemple, et de voir si un motif ressort. Les trois premiers termes de la suite définie par u n = sin pour n ≥ 1 sont 0,841 , 0,457 , 0,047 .
Nous pouvons rappeler que pour qu'une limite existe, il faut que les images de la fonction se rapprochent d'une valeur finie lorsque les valeurs d'entrée se rapprochent du point de chaque côté. Cela revient à dire que les limites à gauche et à droite de la fonction en ce point doivent exister et être égales.
En effet, si |xn| ≤ K pour tout n > N alors |xn| ≤ M pour tout n, en posant M = max(|x0|, |x1|, … , |xN|, K). Toute suite convergente est par conséquent bornée (par exemple la suite un = (–1)n/(n + 1), qui converge vers 0, reste comprise entre u1 = –1/2 et u0 = 1).
Si une série converge, son terme général tend vers 0. Dans le cas où le terme général ne tend pas vers 0, on dit que la série diverge grossièrement.
S n = ∑ k = 0 n u k . On dit que la série ∑un ∑ u n converge si la suite de ses sommes partielles (Sn) est convergente. On dit qu'elle diverge dans le cas contraire. Dans le cas de la convergence, on note +∞∑k=0uk=limn→+∞Sn.
- Limites à l'infini
Lorsque la variable x prend des valeurs très grandes (positivement ou négativement), on dit que x tend vers plus ou moins l'infini. Dans ce cas, on distingue les cas où f ( x ) f(x) f(x) se rapproche d'une valeur finie et ceux où f ( x ) f(x) f(x) s'éloigne vers l'infini.
Règle : Limites à l'infini des fonctions rationnelles
Si 𝑝 ( 𝑥 ) a un degré inférieur à 𝑞 ( 𝑥 ) , alors l i m → ± ∞ 𝑝 ( 𝑥 ) 𝑞 ( 𝑥 ) = 0 . Si 𝑝 ( 𝑥 ) a un degré plus élevé que 𝑞 ( 𝑥 ) , alors l i m → ± ∞ 𝑝 ( 𝑥 ) 𝑞 ( 𝑥 ) est égal à l'infini positif ou négatif.
Le zéro est alors appelé sunya ce qui signifie le vide. Au XIIe siècle, le mathématicien indien Bhaskara parvient à établir que 1/0 = l'infini. Il démontre ainsi, la relation qui existe entre le vide et l'infini. Au IXe siècle, les Arabes emprunteront aux Indiens le zéro, le mot sunya devenant sifr.
Pour démontrer l'existence d'une solution à l'équation f(x)=a, on peut vérifier que f est continue, trouver x1 et x2 tels que f(x1)<a f ( x 1 ) < a et f(x2)>a f ( x 2 ) > a . Le théorème des valeurs intermédiaires implique alors qu'il existe x0∈[x1,x2] x 0 ∈ [ x 1 , x 2 ] tel que f(x0)=a f ( x 0 ) = a .
Définition (Limite d'une fonction en un point) Soient f : D −→ une fonction, a ∈ adhérent à D et ℓ ∈ . On dit que f admet ℓ pour limite en a si : ∀Vℓ ∈ ℓ(), ∃ Va ∈ a(), ∀x ∈ D ∩ Va, f (x) ∈ Vℓ.
On considère la fonction f définie sur R par f(x) = x sin x. donc f(xn) tend vers +∞. donc f(yn) tend vers 0. Par un raisonnement semblable à celui de l'exercice précédent, on en déduit que la fonction x ↦→ cos (1 x ) n'admet pas de limite en 0.
Suites arithmétiques et géométriques Une suite (un) est arithmétique à partir du rang n0 s'il existe un réel r tel que , pour tout entier n ≥n0 , un+1 = un + r . Une suite (un) est géométrique à partir du rang n0 s'il existe un réel q tel que , pour tout entier n ≥n0 , un+1 = q un .
(un) est bien définie si ∀n, un+1 ≥ 0, c'est `a dire si un ≥ −1. Pour tout choix de u0 ∈ [−1, +∞[, on aura alors ∀n ≥ 1,un ≥ 0 (récurrence immédiate), et donc la suite sera bien définie.
La limite d'une suite peut être un réel. Celui-ci n'est atteint qu'à l'infini. C'est-à-dire que, dans la plupart des cas, les valeurs de la suite progressent vers lui sans jamais l'atteindre (comme la fonction inverse progresse vers 0 sans jamais lui être égale).
Théorème : Limites d'une suite géométrique
Soit (vn) une suite géométrique de raison q non nulle. Pour tout entier naturel n, v n = v 0 × q n v_n=v_0 \times q^n vn=v0×qn , avec v 0 v_0 v0 le premier terme de la suite.
L'opération de passage à la limite est linéaire dans le sens suivant : si (xn) et (yn) sont des suites réelles convergentes et que lim xn = L et lim yn = P, alors la suite (xn + yn) est aussi convergente et a pour limite L + P. Si a est un nombre réel, alors la suite (a xn) est convergente de limite aL.