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Théorèmes de comparaison et convergence monotone : quiz
Publié le 6 novembre 2026 · Mis à jour le 6 novembre 2026 · Signaler une erreur
L'essentiel
- Une suite convergente est bornée 1 ; la réciproque est fausse : est bornée sans converger.
- La somme de deux suites convergentes converge 1.
- Pour le sens de variation, on étudie le signe de .
- Comparaison : si à partir d'un certain rang et , alors ; symétriquement, si et , alors . Gendarmes : si et si et tendent vers la même limite , alors .
- Convergence monotone : une suite croissante et majorée (ou décroissante et minorée) converge, mais son majorant n'est pas forcément sa limite ; pour la trouver, on résout l'équation vérifiée par .
- Pour prouver qu'une suite définie par récurrence est majorée, on utilise un raisonnement par récurrence.
Avant de commencer
Ce quiz s'adresse à toi si tu prépares le bac de spécialité mathématiques et que tu veux vérifier ta maîtrise des suites : suites bornées, sens de variation, majorant et minorant, théorèmes de comparaison, théorème des gendarmes et convergence monotone. Il suppose connus le raisonnement par récurrence et les limites de suites.
Quiz
20 questions · correction immédiate · ton score reste sur ton appareil.
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Toute suite convergente est bornée : il existe avec pour tout 1. Les propositions « croissante » ou « décroissante » sont fausses : la suite converge sans être monotone. « Constante à partir d'un certain rang » est bien trop fort : converge sans jamais être constante.
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C'est faux. La suite vaut ou : elle est bornée par en valeur absolue, pourtant elle alterne indéfiniment et ne se stabilise pas. L'énoncé vrai est le sens inverse (convergente donc bornée) 1. L'erreur tentante vient d'une lecture de l'implication dans le mauvais sens.
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Une suite convergente est bornée 1. Par contraposition, une suite non bornée ne peut pas converger. Or dépasse tout réel fixé à partir d'un certain rang : elle n'est pas majorée. La croissance seule ne garantit pas la convergence, et « on ne peut rien dire » est faux puisque la contraposée suffit.
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C'est vrai : la somme de deux suites convergentes converge 1. L'erreur tentante serait de croire qu'il faut des hypothèses de monotonie supplémentaires ; elles ne servent à rien ici.
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On additionne : . Les termes en s'annulent exactement, la suite somme est constante égale à (et donc bien convergente, en accord avec la somme de suites convergentes 1). Ceux qui répondent ou ont oublié l'un des deux termes constants.
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On calcule . La suite est donc strictement décroissante. Croire qu'elle croît parce que augmente est une erreur : est au dénominateur.
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. La différence est constante et positive : la suite est arithmétique de raison donc croissante. Répondre vient d'un oubli de soustraire .
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On a . Cette quantité est négative pour et vaut pour , puis augmente. La suite est donc croissante à partir du rang . Répondre ou vient de la résolution de sans tenir compte du fait que est entier.
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reste entre et ; reste entre et . En revanche et dépassent tout réel fixé : elles ne sont pas majorées. Cocher à cause de sa « régularité » est une erreur : être régulière n'est pas être bornée.
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Comme , on a pour tout : est un minorant. Les nombres , et ne conviennent pas : par exemple , donc ne minore pas la suite.
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L'hérédité suppose la propriété au rang et la démontre au rang . Ici, de on tire , puis . La troisième proposition fait le chemin inverse, ce qui prouve autre chose. Vérifier seulement ne donne que l'initialisation.
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puis . L'erreur la plus fréquente est de calculer en oubliant de passer par .
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C'est faux : est croissante et n'est pas bornée, donc elle ne converge pas, puisqu'une suite convergente est bornée 1. La croissance seule ne suffit pas ; il faut aussi une borne.
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Un minorant n'est pas une limite. Ici pour tout , donc la limite, si elle existe, ne peut pas être ; elle est en fait . La proposition « croissante » est fausse (on a vu que la suite décroît), et la dernière justifie la limite de , non celle de .
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Étape 1 : , donc pour tout . Étape 2 : tend vers . Étape 3 : une suite supérieure à une suite qui tend vers tend elle aussi vers . La deuxième proposition est tentante mais fausse : le terme oscille, mais il est écrasé par qui grandit. La troisième confond « une partie de la somme est bornée » avec « la somme est bornée ». La quatrième est fausse : la monotonie n'est pas nécessaire pour comparer.
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Étape 1 : , donc . Étape 2 : tend vers . Étape 3 : une suite inférieure à une suite qui tend vers tend aussi vers . Dire que la suite tend vers est contredit par la majoration , qui devient négative. Dire qu'elle n'a pas de limite ignore que la partie oscillante est de taille , négligeable devant .
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Étape 1 : comme et , on divise par : . Étape 2 : les deux suites et tendent vers . Étape 3 : par le théorème des gendarmes, tend vers . Le deuxième raisonnement est faux car un quotient dont le numérateur oscille peut converger quand le dénominateur grandit. Le troisième utilise la réciproque fausse « bornée donc convergente ». Le quatrième ne dit rien du sens de variation : , , alternent.
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Étape 1 : par récurrence, pour tout (initialisation , hérédité vue plus haut). Étape 2 : , qui est positif puisque : la suite est croissante. Étape 3 : croissante et majorée, elle converge d'après le théorème de convergence monotone. Comparer seulement et ne prouve pas la croissance pour tous les rangs. Être majorée seule ne suffit pas à converger. La dernière proposition est fausse : on a , la suite croît.
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Étape 1 : et tendent tous deux vers . Étape 2 : en passant à la limite dans la relation, on obtient . Étape 3 : on résout, , donc . Ceux qui répondent s'arrêtent à , ceux qui répondent à : la limite n'est pas un terme de la suite, c'est la valeur vers laquelle ils s'approchent.
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C'est faux. Le théorème de convergence monotone assure que la suite converge, mais pas que sa limite est le majorant. Contre-exemple : pour est croissante, majorée par , et converge vers . Tout nombre supérieur à la limite est aussi un majorant : ici , ou conviennent. La limite est le plus petit des majorants, et pour la trouver on résout en général une équation, comme dans l'exemple précédent.
Les questions qu'on se pose
Pourquoi une suite convergente est-elle bornée, mais pas l'inverse ?
Une suite convergente finit par rester proche de sa limite, donc ses termes ne peuvent pas s'éloigner indéfiniment : elle est bornée 1. L'inverse est faux : est bornée par mais ne se stabilise pas. Une propriété supplémentaire peut garantir la convergence : par le théorème de convergence monotone, une suite croissante et majorée (ou décroissante et minorée) converge.
Comment savoir si je dois étudier $u_{n+1}-u_n$ ou le quotient $\frac{u_{n+1}}{u_n}$ ?
La différence fonctionne toujours et son signe donne directement le sens de variation. Le quotient n'est utilisable que si tous les termes sont strictement positifs, et on compare alors à . En cas de doute, choisis la différence.
Que faire si je n'arrive pas à calculer la limite d'une suite ?
Cherche d'abord à savoir si elle est bornée et monotone : ces deux informations en disent beaucoup. Si elle n'est pas bornée, elle ne peut pas converger 1. Si elle est définie par une relation de récurrence, une démonstration par récurrence permet souvent d'établir un majorant ou un minorant. Cherche aussi une suite plus simple pour comparer : minorante qui tend vers , majorante qui tend vers , ou deux suites qui encadrent la tienne.
Quelle différence entre le théorème de comparaison et le théorème des gendarmes ?
Le théorème de comparaison traite les limites infinies : un seul côté suffit, une minoration par une suite qui tend vers ou une majoration par une suite qui tend vers . Le théorème des gendarmes traite une limite finie : il faut un encadrement des deux côtés, par deux suites qui ont la même limite. Si les deux bornes ont des limites différentes, on ne peut rien conclure.
Sources
- Mathématiques 1 : Limites de suites et théorèmes fondamentaux, CNRS. Consulté le 6 novembre 2026.
- Comparaison série-intégrale, Wikipédia. Consulté le 6 novembre 2026.
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