Société des enseignants 
neuchâtelois de sciences (SENS)

BULLETIN No 19 / Excursion

Problème de convergence

LOP

La suite donnée par la relation un+1 = (10/3) un - un-1 et u0 = 1 est relativement banale. Mais, comme le note R. Cuppens (Les moyens de calcul modernes vont-ils révolutionner l'enseignement des mathématiques. Bulletin de l'APMEP, 394, juin 1994), elle permet d'illustrer un problème important de math numérique, celui de l'étude des limites.

On notera tout d'abord qu'avec u1 = 3 on a un = 3n ; avec u1 = 1/3 on a un = 3-n

Donc avec u1 = a/3 + 3b on a un = a3-n + b3n.

Cette suite converge vers 0 lorsque b = 0. Elle diverge sinon. L'intérêt du point de vue du calcul numérique est que, avec u1 = 1/3, la suite converge de façon théorique mais diverge en pratique. Sur un ordinateur courant, u1 = 0.3333.... Dans ce cas, a est proche de 1 et b bien que petit est différent de 0.

En voulant vérifier cette divergence sur un ordinateur, une bizarrerie est encore apparue. Selon la manière d'introduire la formule de récurrence, sous la forme un+1 = (10/3) un - un-1 ou un+1 = (10un )/3 - un-1 , dans le premier cas la suite diverge vers positivement, et dans l'autre cas négativement !

Pour étudier cette suite (de nombres rationnels) de façon numérique, il s'agit donc de la remplacer par deux suites, celle des numérateurs et celle des numérateurs:

un = pn / qn avec : pn+1 = 10 pn qn-1 - 3 pn-1 qn et qn+1 = 3 qn qn-1