Soient q un réel et (un) une suite géométrique de raisonq.
un+1=q×un
Remarque
Pour connaître une suite géométrique, il suffit donc de connaître q et u0.
Si u0=0, alors tous les termes de la suite sont nuls !
De même si q=0 ! Sauf peut-être pour u0.
Exemple
La suite, bien connue, des puissances positives de 2 : 1 ; 2 ; 4 ; 8 ; 16 ; 32 ; … est la suite géométrique définie par u0=1 et q=2.
Une catégorie classique (et fondamentale pour le bac) d’exemples sont les situations d'évolutions successives d'une grandeur de t %. En effet, en utilisant les rappels sur les pourcentages, on peut définir :
une suite géométrique de raison 1+100t quand il y a augmentations successives de t % ;
une suite géométrique de raison 1−100t quand il y a diminutions successives de t %.
Rappel
Pourcentage
Augmenter une grandeur de t % équivaut à multiplier sa valeur par 1+100t.
Diminuer une grandeur de t % équivaut à multiplier sa valeur par 1−100t.
BPropriétés
Propriété
Expression de un en fonction de up
Soit (un) une suite géométrique de premier terme u0 et de raison q, alors pour tout entier naturel n et tout entier naturel p, on a :
un=up×qn−p
Propriété
Expression de un en fonction de u0
Pour tout n, on a :
un=u0×qn
Remarque
Cette propriété est importante car elle permet de passer :
d’une suite définie par récurrence (un+1=qun) ;
à une suite définie par une fonction explicite (un+1=f(n)).
Cela permet de calculer un terme sans calculer tous ceux qui le précèdent.
Exemple
Ainsi la suite des puissances de 2 évoquée ci-dessus devient la suite définie par un+1=2n pour tout entier naturel n.
Théorème
Sens de variation d'une suite de la forme un=qn
La suite de terme général un=qn est :
strictement croissante si q>1 ;
strictement décroissante si 0<q<1 ;
ni croissante, ni décroissante si q<0.
Remarque
On peut dire d'une suite qui est ni croissante ni décroissante, qu'elle est alternée.
Propriété
Sens de variation d’une suite géométrique
Soit (un) une suite géométrique de raison q non nulle et de premier terme u0 non nul :
Si q<0, alors la suite (un) n'est pas monotone.
Si q>0 et u0>0, alors la suite (un) a le même sens de variation que la suite (qn).
Si q>0 et u0<0, alors la suite (un) a le sens de variation contraire de celui de la suite (qn).
Exemple
La suite (un) définie par un=2n est :
croissante ;
u0=1 et q=2.
La suite (un) définie par un=−(31)n est :
croissante ;
u0=−1 et q=31.
La suite (un) définie par un=(−2)n est :
alternée (q<0).
CSomme des termes consécutifs d’une suite géométrique
Propriété
Somme des qn
Soit un réel q=1.
1+q+q2+q3+⋯+qn=1−q1−qn+1
Théorème
Valeur de u0+u1+⋯+un avec (un) suite géométrique
Soit (un) une suite géométrique de raison q=1 et de premier terme u0 alors pour tout entier n :
u0+u1+⋯+un=u0(1−q1−qn+1)
Remarque
On peut aussi noter la somme précédente de la manière suivante : u0+u1+⋯+un=∑i=0nui
La somme précédente comportant n+1 termes et débutant à u0, on peut retenir la formule de la manière suivante : u0+u1+⋯+un=(Premier terme)×(1−q1−qnombre de termes)