Exercice 14 - Exercice 1

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Parfois il faut savoir revenir aux définitions !
Question 1
Soit (un)(u_n) une suite telle que les suites extraites (u2n)(u_{2n}) et (u2n+1)(u_{2n+1}) soient convergentes vers une limite commune, notée ℓ\ell.

Montrer que la suite (un)(u_n) converge, elle aussi, vers ℓ\ell.

Correction
On note par ε\varepsilon un nombre réel quelconque.
Par hypothèse, on sait que la suite (u2n)(u_{2n}) converge vers le réel ℓ\ell. Cela signifie que nous ayons :
∃n1∈N,  ∀n∈N,   (n⩾n1)   ⟹   ∣u2n−ℓ∣<ε\exist n_1 \in \mathbb{N}, \,\, \forall n \in \mathbb{N}, \,\,\, (n \geqslant n_1) \,\,\, \Longrightarrow \,\,\, | u_{2n} - \ell | < \varepsilon
De plus, on sait également que, par hypothèse, la suite (u2n+1)(u_{2n+1}) converge également vers le même nombre réel ℓ\ell. Donc on a, de manière similaire :
∃n2∈N,  ∀n∈N,   (n⩾n2)   ⟹   ∣u2n+1−ℓ∣<ε\exist n_2 \in \mathbb{N}, \,\, \forall n \in \mathbb{N}, \,\,\, (n \geqslant n_2) \,\,\, \Longrightarrow \,\,\, | u_{2n+1} - \ell | < \varepsilon
Afin d'obtenir une assertion de même type pour la suite (un)(u_{n}), il suffit de poser n0=max⁡N(2n1 ; 2n2+1)n_0 = \max_{\mathbb{N}} \big( 2n_1 \,;\, 2n_2+1 \big). Ainsi, on obtient :
∃n2∈N,  ∀n∈N,   (n⩾n0)   ⟹   ∣un−ℓ∣<ε\exist n_2 \in \mathbb{N}, \,\, \forall n \in \mathbb{N}, \,\,\, (n \geqslant n_0) \,\,\, \Longrightarrow \,\,\, | u_{n} - \ell | < \varepsilon
Ceci prouve que la suite (un)(u_{n}) converge vers la même limite ℓ\ell que les deux suites extraites (u2n)(u_{2n}) et (u2n+1)(u_{2n+1}).

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