Suite Vn Un A9E1C1
1. **Énoncé du problème :**
Nous avons une suite $(u_n)$ définie par :
$$u_0 = \sqrt[3]{\frac{2}{7}}, \quad u_{n+1} = \sqrt[3]{\frac{(u_n)^3 + 1}{8}} \quad \forall n \in \mathbb{N}.$$
On définit aussi la suite $(v_n)$ par :
$$v_n = \frac{7}{8} u_n^3 - \frac{1}{8}.$$
Nous devons calculer $(v_n)$ puis $(u_n)$ en fonction de $n$.
2. **Montrer que $(v_n)$ est une suite géométrique et déterminer sa raison :**
Par définition,
$$v_n = \frac{7}{8} u_n^3 - \frac{1}{8}.$$
Calculons $v_{n+1}$ :
$$v_{n+1} = \frac{7}{8} u_{n+1}^3 - \frac{1}{8}.$$
Or,
$$u_{n+1}^3 = \frac{u_n^3 + 1}{8}.$$
Donc,
$$v_{n+1} = \frac{7}{8} \times \frac{u_n^3 + 1}{8} - \frac{1}{8} = \frac{7}{64} u_n^3 + \frac{7}{64} - \frac{1}{8}.$$
Simplifions la constante :
$$\frac{7}{64} - \frac{1}{8} = \frac{7}{64} - \frac{8}{64} = -\frac{1}{64}.$$
Donc,
$$v_{n+1} = \frac{7}{64} u_n^3 - \frac{1}{64} = \frac{1}{8} \left( \frac{7}{8} u_n^3 - \frac{1}{8} \right) = \frac{1}{8} v_n.$$
Ainsi, la suite $(v_n)$ vérifie
$$v_{n+1} = \frac{1}{8} v_n,$$
ce qui montre que $(v_n)$ est géométrique de raison $r = \frac{1}{8}$.
3. **Calculer $(v_n)$ puis $(u_n)$ en fonction de $n$ :**
La première valeur est
$$v_0 = \frac{7}{8} u_0^3 - \frac{1}{8} = \frac{7}{8} \times \frac{2}{7} - \frac{1}{8} = \frac{2}{8} - \frac{1}{8} = \frac{1}{8}.$$
La suite géométrique $(v_n)$ s'écrit donc :
$$v_n = v_0 r^n = \frac{1}{8} \left( \frac{1}{8} \right)^n = \left( \frac{1}{8} \right)^{n+1}.$$
Revenons à $u_n$ :
$$v_n = \frac{7}{8} u_n^3 - \frac{1}{8} \implies \frac{7}{8} u_n^3 = v_n + \frac{1}{8} \implies u_n^3 = \frac{8}{7} \left( v_n + \frac{1}{8} \right).$$
Substituons $v_n$ :
$$u_n^3 = \frac{8}{7} \left( \left( \frac{1}{8} \right)^{n+1} + \frac{1}{8} \right) = \frac{8}{7} \left( \frac{1}{8^{n+1}} + \frac{1}{8} \right) = \frac{8}{7} \left( \frac{1}{8^{n+1}} + \frac{1}{8^1} \right).$$
Factorisons :
$$u_n^3 = \frac{8}{7} \times \frac{1}{8} \left( 1 + \frac{1}{8^n} \right) = \frac{1}{7} \left( 1 + \frac{1}{8^n} \right).$$
Donc,
$$u_n = \sqrt[3]{\frac{1}{7} \left( 1 + \frac{1}{8^n} \right)}.$$
4. **Conclusion :**
Nous avons exprimé
$$v_n = \left( \frac{1}{8} \right)^{n+1}$$
et
$$u_n = \sqrt[3]{\frac{1}{7} \left( 1 + \frac{1}{8^n} \right)}.$$