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Prépa, 1re année › Suites réelles : convergence › Limite finie, suite convergente

Limite finie, suite convergente : définition (MPSI)

Définition

Limite finie, suite convergente

Soit $(u_n)$ une suite réelle et $\ell\in\mathbb R$. On dit que $(u_n)$ tend vers $\ell$, ou converge vers $\ell$, si $$\forall\varepsilon>0,\ \exists N\in\mathbb N,\ \forall n\ge N,\ |u_n-\ell|\le\varepsilon.$$ On note $u_n\underset{n\to+\infty}{\longrightarrow}\ell$ ou $u_n\to\ell$.

Une suite est convergente s'il existe un réel $\ell$ vers lequel elle converge. Sinon, elle est divergente.

Remarque

Lire la définition

  • Quelle que soit la précision $\varepsilon$ exigée, tous les termes sont à distance au plus $\varepsilon$ de $\ell$ à partir d'un certain rang.
  • Le rang $N$ dépend de $\varepsilon$, jamais de $n$.
  • On peut remplacer $\le\varepsilon$ par $<\varepsilon$ : les deux définitions sont équivalentes, puisque $|u_n-\ell|\le\frac\varepsilon2$ entraîne $|u_n-\ell|<\varepsilon$.
  • $u_n\to\ell$ équivaut à $|u_n-\ell|\to0$. Toute convergence se ramène ainsi à une convergence vers $0$.
  • Modifier un nombre fini de termes ne change ni la convergence ni la limite.
Exemple

Utiliser la définition

Montrons que $u_n=\frac{2n+1}{n+1}$ tend vers $2$. On calcule $$|u_n-2|=\left|\frac{2n+1-2n-2}{n+1}\right|=\frac1{n+1}.$$ Soit $\varepsilon>0$. On pose $N=\lfloor1/\varepsilon\rfloor$. Pour $n\ge N$, on a $n+1\ge N+1>\frac1\varepsilon$, donc $\frac1{n+1}<\varepsilon$. Ainsi $|u_n-2|\le\varepsilon$ pour tout $n\ge N$, et $u_n\to2$.

S’entraîner

Dans le cours

Suites réelles : convergence : Limite finie, suite convergente

Voir aussi en Terminale spé : Limite finie, suite convergente