Exercice 03-04
Montrer que si \((a_n)\) est une suite telle que \[ \lim_{k\to\infty} a_{2k}=L\,\qquad \text{ et }\qquad \lim_{k\to\infty} a_{2k+1}= L\,, \] alors \(\displaystyle \lim_{n\to \infty} a_n=L\).
Un bon exercice pour s'habituer à manipuler la définition de limite.

Ce qu'on dit ici, c'est que si une suite est telle que l'on observe, le long des indices pairs, une convergence vers \(L\), et le long des indices impairs une convergence vers \(L\) aussi, alors toute la suite converge vers \(L\).

on pourra écrire séparément ce que signifie ''\(a_{2k}\to L\)'' et ''\(a_{2k+1}\to L\)''. Il faudra ensuite mettre ensemble les affirmations pour montrer ''\(a_{n}\to L\)''.

... que pour tout \(\varepsilon\gt 0\), il existe un \(K_1\) tel que \(|a_{2k}-L_1|\leqslant \varepsilon\) pour tout \(k\geqslant K_1\).

... que pour tout \(\varepsilon\gt 0\), il existe un \(K_2\) tel que \(|a_{2k+1}-L_1|\leqslant \varepsilon\) pour tout \(k\geqslant K_2\).

on voudra donc fixer un \(\varepsilon\gt 0\), et prendre des indices \(k\) qui sont plus grands que \(K_1\) et \(K_2\).

Soit \(\varepsilon>0\). Définissons \[N:= \max\{2K_1,2K_2+1\}\,.\] Soit \(n\geqslant N\). On a donc montré que pour tout \(\varepsilon\gt 0\), il existe un \(N\) tel que \(|a_n-L|\leqslant \varepsilon\) pour tout \(n\geqslant N\). Ceci signifie bien que \(a_n\to L\).