Terminale Spé Maths / Chapitre 1 : Suites / Annales du bac
Bac 2022, Amérique du Nord : exercice 1
Dans une région touristique, une société propose un service de location de vélos pour la journée.
La société dispose de deux points de location distinctes, le point A et le point B. Les vélos peuvent être empruntés et restitués indifféremment dans l'un où l'autre des deux points de location.
On admettra que le nombre total de vélos est constant et que tous les matins, à l'ouverture du service, chaque vélo se trouve au point A ou au point B.
D'après une étude statistique :
Si un vélo se trouve au point A un matin, la probabilité qu'il se trouve au point A le matin suivant est égale à
Si un vélo se trouve au point B un matin la probabilité qu'il se trouve au point B le matin suivant est égale à .
À l'ouverture du service le premier matin, la société a disposé la moitié de ses vélos au point A, l'autre moitié au point B.
On considère un vélo de la société pris au hasard.
Pour tout entier naturel non nul , on définit les évènements suivants :
: « le vélo se trouve au point A le -ième matin »
: « le vélo se trouve au point B le -ième matin ».
Pour tout entier naturel non nul , on note la probabilité de l'évènement et la probabilité de l'évènement . Ainsi et .
Recopier et compléter l'arbre pondéré ci-dessous qui modélise la situation pour les deux premiers matins :

Calculer .
Le vélo se trouve au point A le deuxième matin. Calculer la probabilité qu'il se soit trouvé au point B le premier matin. La probabilité sera arrondie au millième.
Recopier et compléter l'arbre pondéré ci-dessous qui modélise la situation pour les -ième et -ième matins.

Justifier que pour tout entier naturel non nul , .
Montrer par récurrence que, pour tout entier naturel non nul , .
Déterminer la limite de la suite et interpréter cette limite dans le contexte de l'exercice.
Déterminer le plus petit entier naturel tel que et interpréter le résultat obtenu dans le contexte de l'exercice.
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Question 1.
L'énoncé donne les probabilités conditionnelles suivantes :
Les évènements et sont contraires, donc :
L'arbre complété est le suivant :
de la racine vers : , et vers :
de vers : , et de vers :
de vers : , et de vers : .
Question 2. a)
Les évènements et forment une partition de l'univers : le vélo est, le premier matin, soit au point A, soit au point B, et pas aux deux.
D'après la formule des probabilités totales,
On remplace par les valeurs de l'arbre :
Donc la probabilité que le vélo se trouve au point A le deuxième matin est .
Réponse : .
b)
On cherche la probabilité de sachant , avec .
Par définition de la probabilité conditionnelle,
On a .
Donc
Donc, sachant que le vélo se trouve au point A le deuxième matin, la probabilité qu'il se soit trouvé au point B le premier matin est environ (arrondie au millième).
Réponse : .
Question 3. a)
Les données de l'énoncé sont valables pour tout matin : et .
Par évènements contraires : et .
L'arbre complété est le suivant :
de la racine vers : , et vers :
de vers : , et de vers :
de vers : , et de vers : .
b)
Les évènements et forment une partition de l'univers. D'après la formule des probabilités totales,
Comme et sont contraires, . Donc
Donc, pour tout entier naturel non nul , .
Question 4.
Pour tout entier , on note la propriété .
Initialisation. Pour : , et . Donc est vraie.
Hérédité. Soit fixé tel que soit vraie, c'est-à-dire (hypothèse de récurrence).
Montrons .
D'après la question 3.b, .
On remplace par son expression :
C'est bien : .
Conclusion. est vraie et est héréditaire : d'après le principe de récurrence, pour tout entier ,
Question 5.
On a , donc
Par produit et somme de limites,
Interprétation : au bout d'un grand nombre de matins, la probabilité qu'un vélo se trouve au point A se rapproche de . Autrement dit, à long terme, environ des vélos se trouvent au point A à l'ouverture.
Réponse : .
Question 6.
On résout l'inéquation pour :
La fonction est strictement croissante sur , donc
Comme (car ), diviser par change le sens de l'inégalité :
Comme est un entier, on obtient , soit .
Vérification : et .
Donc le plus petit entier tel que est .
Interprétation : à partir du onzième matin, la probabilité qu'un vélo se trouve au point A est supérieure ou égale à , donc très proche de sa limite : environ des vélos sont alors au point A.
Réponse : .
Points clés attendus
Traduire les données en probabilités conditionnelles et utiliser les évènements contraires pour compléter l'arbre.
Citer la formule des probabilités totales avec la partition , et utiliser pour obtenir la relation de récurrence.
Calculer par la définition de la probabilité conditionnelle (numérateur ).
Rédiger la récurrence complète : initialisation en , hérédité avec hypothèse énoncée, conclusion.
Justifier la limite par , et résoudre l'inéquation avec en changeant le sens de l'inégalité car .
Interpréter la limite et le rang trouvé dans le contexte des vélos.
Corrigé rédigé par + qu'un prof. Cherche d'abord seul, puis compare avec ta propre rédaction.
Comment t'entraîner
Chronomètre-toi, rédige sur papier comme le jour du bac, puis seulement après regarde le cours. Si tu bloques sur une question, écris « on admet que… » et passe à la suivante.
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Source : sujet officiel de l'épreuve de spécialité mathématiques du baccalauréat, session 2022 (Amérique du Nord, 19 mai 2022), ministère de l'Éducation nationale. Énoncé mis en forme pour le web à partir du tapuscrit de l'APMEP (Denis Vergès) ; figures issues des fichiers de l'APMEP. En cas de doute sur un détail, le sujet officiel fait foi.
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