suite geometrique

Le microscope numérique - suites géométriques

Des méthodes multiples pour calculer les périodes

Ou comment utiliser les suites géométriques pour les retrouver.

Les séries (ou suites) géométriques consistent partant d'un nombre U0, à le multiplier en boucle par toujours la même quantité q.

Elles se définissent donc, respectant une notation usuelle, par:

Partant de U0, il est relativement facile de voir que l'on obtient à chaque étape:

Un résultat maintes fois étudié en classe de terminale concerne la somme de la série géométrique qui est alors au rang n, égale à :

Si n croît indéfiniment, on montre que la série est convergente lorsque q < 1 et tend vers l'infini lorsque q > 1, car q élevé à la puissance n tend vers 0 lorsque n tend vers l'infini.

Prenons un exemple simple avec U0 = 0,05 et q = 0,05 tous deux égaux à 1/20. Le coefficient q étant inférieur à 1 la série converge vers 0,05/ (1 - 0,05) = 0,05/ 0,95 = 1/ 19.

       0,05
        |
  25
        |
   125
        |
     625
        |
      3125
        |       15625
        |         78125
        |          390625
        |
           1953125
        |
             9765625
        |
              48828125
        |
               244140625
        |
                1220703125
        |
                  6103515625
        |
                   30517578125
        |
                    152587890625
1/19 = 0,052631578947368421052...

Il est alors interressant de réunir dans un même calcul :

La série où U0 = 0,05 et q = 0,05 qui tend vers 1/ 19


Obtenant ainsi la période de 1/19 dans un sens comme dans l'autre :

         U1 = 1 et q = 20 | U'1 = U1/q = 1/20 et q' = 1/q = 1/20
      34492631578947368421|05263157894736842105255126953125
                          |                    152587890625
                          |                   30517578125
                          |                  6103515625
                          |                1220703125
                          |               244140625
                          |              48828125
                          |             9765625
                          |           1953125
                          |          390625
                          |         78125
                          |       15625
                          |      3125
                          |     625
                          |   125
                          |  25
                          |05      1 divisé par 20 vers le haut = 0,05
                         1|      = 1
                        2.|        1 multiplié par 20 vers le bas = 20
                       4..|
                      8...| (afin d'allèger la figure,

                    16....| les 0 sont représentés par des points)
                 
  32.....|
                  64......|
                128.......|
               256........|
              512.........|
            1024..........|
           2048...........|
          4096............|
   
      8192.............|
       16384..............|
      32768...............|
      34492631578947368421|052631578947368421052
55126953125
<-- éloignement croissant | précision croissante -->

Où partant de 1, on multiplie (ou divise) par 20 chaque ligne consécutive, retrouvant dans un sens comme dans l'autre la période de 1/19.

Si dans un sens (lorsque q < 1) la période se précise à mesure du calcul; à gauche de la virgule, le calcul tend vers l'infini et s'éloigne de plus en plus de la période de 1/19 qui pourtant s'affine à chaque étape mais uniquement pour les chiffres les moins significatifs (de poids faibles).

Appliquant les formules de transformation:

U'n = Un/q et q'= 1/q

On pourra constater que celles-ci sont réversibles à toute étape du calcul :

U'n = Un/q et q'= 1/q
Un = U'n/q' et q = 1/q'

Quand est-il alors des nombres de la suite de Fibonnaci ?