Uniquement en cas de convergence

Supposons l'existence de deux limites distinctes $\ell_1<\ell_2$. Posons $\varepsilon=\dfrac{\ell_2-\ell_1}3>0$. La définition de la limite donne dans les deux cas : $$\exists n_1\in\N\;/\;\forall n\geqslant n_1,\;\ell_1-\varepsilon\leqslant u_n\leqslant\ell_1+\varepsilon=\dfrac{2\ell_1+\ell_2}3$$ $$\exists n_2\geqslant n_1\;/\;\forall n\geqslant n_2,\;\dfrac{\ell_1+2\ell_2}3=\ell_2-\varepsilon\leqslant u_n\leqslant\ell_2+\varepsilon$$ On en déduit que : $$\forall n\geqslant n_2,\;u_n\leqslant\dfrac{2\ell_1+\ell_2}3<\dfrac{\ell_1+2\ell_2}3\leqslant u_n$$ (l'inégalité est bien stricte puisque la différence est égale à $\varepsilon$) ce qui est absurde.