1. **Énoncé du problème :**
On doit montrer que pour tout $n \in \mathbb{N}$, on a
$$|x_n - \alpha| \leq \frac{k^n}{1-k} |x_1 - x_0|.$$
2. **Rappel des définitions et hypothèses :**
- La suite $(x_n)$ est définie par $x_0 = u \in [a,b]$ et $x_{n+1} = g(x_n)$.
- $\alpha$ est l'unique point fixe de $g$, c'est-à-dire $g(\alpha) = \alpha$.
- $g$ est une contraction avec constante $k \in [0,1[$, donc $|g(x) - g(y)| \leq k |x - y|$.
3. **Utilisation de la question 2.b :**
On a montré que pour tous $n,p \in \mathbb{N}$,
$$|x_{n+p} - x_n| \leq \frac{1-k^p}{1-k} |x_{n+1} - x_n|.$$
4. **Application avec $p \to +\infty$ :**
Comme $k \in [0,1[$, on a $\lim_{p \to +\infty} k^p = 0$, donc
$$\lim_{p \to +\infty} |x_{n+p} - x_n| \leq \frac{1-0}{1-k} |x_{n+1} - x_n| = \frac{1}{1-k} |x_{n+1} - x_n|.$$
5. **Passage à la limite et convergence vers $\alpha$ :**
La suite $(x_n)$ converge vers $\alpha$, donc
$$|\alpha - x_n| = \lim_{p \to +\infty} |x_{n+p} - x_n| \leq \frac{1}{1-k} |x_{n+1} - x_n|.$$
6. **Utilisation de la contraction pour $|x_{n+1} - x_n|$ :**
On a
$$|x_{n+1} - x_n| = |g(x_n) - g(x_{n-1})| \leq k |x_n - x_{n-1}|.$$
En répétant cette inégalité $n$ fois,
$$|x_{n+1} - x_n| \leq k^n |x_1 - x_0|.$$
7. **Conclusion :**
En combinant les résultats,
$$|x_n - \alpha| \leq \frac{1}{1-k} |x_{n+1} - x_n| \leq \frac{1}{1-k} k^n |x_1 - x_0| = \frac{k^n}{1-k} |x_1 - x_0|.$$
Ceci conclut la démonstration.
Suite Contraction A1912D
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