Suite récurrente linéaire d'ordre 2

Bonjour
$r$ est un réel de $]0,1[$. Parmi toutes les suites $(x_n)$ vérifiant la relation récurrence
$$
x_{n+2}=x_{n+1}+r^{n+1}x_n,

$$ est-ce que vous en verriez une dont on peut expliciter le terme général (en dehors de la suite nulle) ?

Merci d'avance,
Michal

Réponses

  • Tu peux chercher des solutions de y' = r^(x+1)y et regarder si les suites (y(n))n sont solutions
  • La suite proposée n'est pas linéaire.
  • Bonjour
    L'espace des suites qui vérifient cette relation est un espace vectoriel, de dimension inférieure à 2, (il suffit le premier et 2éme terme pour engendrer la suite complète), du coup faut juste trouver 2 suites indépendantes qui vérifient ceci et vous connaissez la suite.
    (Peut être que je dis des bêtises).
  • Twisted: je pense que tu as raison, c'est intéressant ce que tu dis est intuitif, mais seulement il faut trouver là, les solutions ,ce qui n'est pas évident à ce qui parait,,
  • J'aurais bien parlé de la série génératrice mais elle donne lieu à une équation aux différences qui doit ressembler à $t^2rf(rt)=(1-t)f(t)+\cdots$ dont je ne sais rien dire.
  • Il est toujours possible d'écrire cela comme un système linéaire (non autonome) d'ordre 2, $x_n$ apparaîtra comme la première composante d'un vecteur apparaissant comme un produit de matrices, j'ai regardé mais ce n'est pas très joli.

    J'ai aussi tenté des choses du type, introduire $y_n=x_{n+1}-a_n x_n$, en choisissant la suite $(a_n)_n$ de sorte à avoir une relation uniquement entre $y_n$ et $y_{n+1}$ (ce qui serait alors plus simple) - et donc en annulant le $x_n$, mais la relation sur les $(a_n)_n$ n'est pas exploitable non plus ...
  • Bonjour

    La réponse est négative : pas de solution explicite pour cette suite $x$.

    Je ne sais pas le démontrer proprement dit, mais des manipulations utiles mènent à la résolution de $v_n (v_{ n+1}-1)=r^{n +1}$ que l’on sait non résoluble.
  • Bonjour YvesM, non résoluble au sens d'une forme explicite, c'est ça ? Puis pour la dernière équation que t'as mise, est-ce-que tu peux laisser un lien qui parle de ce sujet, pourquoi ce n'est pas résoluble? Merci.
  • Bonjour,

    Oui c'est ça, et non, je ne sais pas démonter qu'un truc n'est pas résouble. Je sais simplement qu'on a déjà essayé sans rien trouver.
  • Effectivement ma tentative pour abaisser l'ordre tombe sur une équation similaire à celle d'YvesM.

    Après tout dépend de ce que l'on appelle "explicite". Par exemple, je peux te dire que (sauf erreur d'indices), en posant
    $A_k=\begin{pmatrix} 0 & 1 \\ r^k & 1\end{pmatrix}$, l'expression générale de $u_n$ est la première composante du vecteur $A_n\cdots A_1 X_0$, où $X_0$ est un vecteur arbitraire. Ca ne fait pas tellement avancer si tu souhaites une expression sympa, mais il s'agit bien d'une formule explicite.
  • Merci à tous pour vos réponses, même si elles sont négatives.

    Une question beaucoup plus modeste : comment feriez-vous pour démontrer que toute suite vérifiant cette relation de récurrence est bornée ?
  • Bonjour,
    Une très modeste réponse:
    Soient $(x_n)_n, \:(\widehat x_n)_n$ deux suites obéissant à la relation de récurrence en question et telles que $\widehat x_0 =|x_0|,\:\widehat x_1 =|x_1|.$
    Alors: $ \quad \forall n \in \N,\:|x_n|\leqslant \widehat x_n. \:$ Il suffit donc de prouver que la suite $(\widehat x_n)_n$ converge, et la chose est claire lorsque $x_0 =x_1=0.$

    Dans le cas contraire, notons: $\forall n\geqslant 2, \:y_n = \dfrac{\widehat x_{n+1}}{\widehat x_n}.\quad$ Alors:$ \forall n \geqslant 2,\quad \:y_n\geqslant 1,\quad 1\leqslant y_{n+1} = 1 +\dfrac{r^{n+1}}{y_n}\leqslant 1+r^n,\quad \displaystyle \lim_{n\to + \infty}y_n =1.$
    $\log(\widehat x_{n+2}) - \log(\widehat x_{n+1 }) = \log \left(1+ \dfrac {r^{n+1}}{y_n}\right),\qquad \log(\widehat x_{n+2}) - \log(\widehat x_{n+1 }) \underset{n\to + \infty}{\sim} r^{n+1}, \quad \sum _nr^{n+1}\:\text{converge}, \quad(\widehat x_n)_n\:\text{converge}.$
  • On montre que |Un|<= (|U0|+|U1|)* (Somme des r puiss i) , on procède normalement par récurrence .
  • Je suis curieux de la voir cette récurrence.

    Jolie preuve sinon, naïvement on voudrait étudier la différence plutôt que le quotient.
  • Bravo LOU16, je n'avais pas pensé à ce log, qui débloque la situation. Je propose une autre rédaction.
    Soit $r$ réel donné, $0<r<1$, et une suite complexe $(x_n)_{n \in \mathbb N}$ satisfaisant à la relation de récurrence : $\forall n \in \mathbb N, x_{n+2}= x_{n+1}+ r^{n+1} x_n$.
    $ \bullet$ On suppose d'abord $x_0$ et $x_1$ réels, $0<x_0<x_1$. La suite $x_n$ est strictement croissante.
    D'où pour $n \ge 2$ : $0< \ln x_n - \ln x_{n-1}= \ln (1+ r^{n-1} \frac {x_{n-2}} {x_{n-1}})< \ln (1+ r^{n-1} )< r^{n-1} $.
    Il en résulte que la suite $x_n$ a une limite finie.
    $ \bullet$ Cas général. Pour $r$ réel donné, $0<r<1$, l’ensemble $\mathcal E$ des suites complexes $(x_n)_{n \in \mathbb N}$ satisfaisant à la relation de récurrence : $\forall n \in \mathbb N, x_{n+2}= x_{n+1}+ r^{n+1} x_n$ est un $ \mathbb C$-espace vectoriel de dimension $2$. Il existe une base de cet espace constituée de deux suites réelles $(a_n)_{n \in \mathbb N}$ et $(b_n)_{n \in \mathbb N}$ telles que $0<a_0<a_1$ et $0<b_0<b_1$, par exemple $a_0=1$,$ a_1=2$, $b_0=1$,$ b_1=3$.
    Il s'ensuit que toute suite élément de $\mathcal E$ admet une limite finie.
    Bonne après-midi.
    Fr. Ch.
  • Riemann: je trouve de la difficulté à l'écrire ,c'est à cause du choix de l'hypothèse de la récurrence d'une part, il faut majorer non par la somme que j'ai indiquée mais ,moins que ça, par exemple pour U0=0, U1=U2, puis on a U3=(1+r²)*U1, ici pas de "1" comme puissance dans la somme ,je pense que tout viens de ça après, j'avoue c'est difficile pff ,je ne sais comment j'ai majoré par cette constante, mais je vais réessayer,,
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