Terminale Spé Maths / Chapitre 1 : Suites / Annales du bac
Bac 2022, Amérique du Sud : exercice 2
Soit la suite définie par et, pour tout entier naturel , .
Calculer et .
Recopier et compléter la fonction ci-dessous écrite en langage Python. Cette fonction est nommée suite_u et prend pour paramètre l'entier naturel .
Elle renvoie la valeur du terme de rang de la suite .
def suite_u(p) : u= \ldots for i in range(1,\ldots) : u =\ldots return u
Démontrer par récurrence que pour tout entier naturel , .
Démontrer que la suite est décroissante.
En déduire que la suite est convergente.
Justifier que la limite de la suite vérifie l'égalité .
En déduire la valeur de .
Pour tout entier naturel , on pose et .
Montrer que, pour tout entier naturel , .
Montrer que la suite est géométrique de raison 2.
Pour tout entier naturel , donner l'expression de en fonction de et montrer que .
Calculer et retrouver .
Voir le corrigé
Question 1. a)
On a et .
Pour :
Pour :
Réponse : et .
Question 1. b)
La variable u est initialisée à .
La boucle for i in range(1, p+1) effectue passages, pour i variant de à . À chaque passage, u passe de à .
À la sortie de la boucle, u vaut donc .
Fonction complétée :
def suite_u(p) :
u = 4
for i in range(1, p+1) :
u = u**2/5
return u
Vérification : pour , la boucle effectue deux passages et la fonction renvoie , valeur de .
Question 2. a)
Pour tout entier naturel , on note la propriété .
Initialisation.
On a , donc : est vraie.
Hérédité.
Soit un entier naturel fixé tel que soit vraie, c'est-à-dire (hypothèse de récurrence).
Montrons , c'est-à-dire .
La fonction carré est strictement croissante sur et les nombres , et sont positifs. On élève donc au carré chaque membre de l'hypothèse de récurrence en conservant le sens des inégalités :
On multiplie par , ce qui conserve le sens :
C'est-à-dire . Comme , on obtient
Donc est vraie.
Conclusion.
est vraie et est héréditaire : d'après le principe de récurrence, est vraie pour tout entier naturel .
Donc, pour tout entier naturel , on a .
Question 2. b)
Pour tout entier naturel ,
D'après la question précédente, , donc .
D'après la question précédente également, , donc .
Le produit d'un nombre strictement positif et d'un nombre strictement négatif est strictement négatif, donc
Donc la suite est strictement décroissante.
Question 2. c)
D'après la question 2. b), la suite est décroissante.
D'après la question 2. a), pour tout , on a : la suite est minorée par .
D'après le théorème de la limite monotone (toute suite décroissante et minorée converge), la suite est convergente.
Donc la suite converge.
Question 3. a)
Soit la limite de la suite , qui existe d'après la question 2. c).
On a et, la suite étant la suite décalée d'un rang, .
La fonction est continue sur (fonction polynôme). Donc
Par unicité de la limite, en passant à la limite dans l'égalité , on obtient
Question 3. b)
On résout l'équation :
Pour tout , on a . Par passage à la limite dans les inégalités larges, . Donc .
Donc .
Réponse : .
Question 4. a)
D'après la question 2. a), pour tout , donc est bien défini.
Pour tout entier naturel , on utilise pour et :
Donc, pour tout entier naturel , .
Question 4. b)
Pour tout entier naturel ,
Donc la suite est géométrique de raison .
Question 4. c)
Le premier terme de la suite est
Une suite géométrique de raison et de premier terme vérifie . Donc, pour tout entier naturel ,
Comme , on a , d'où
Donc et pour tout entier naturel .
Question 5.
On a , donc .
On a , donc .
Par produit d'un réel strictement négatif par une suite de limite ,
En ajoutant la constante , on obtient
Pour tout , . Comme , par limite d'une composée,
On retrouve la valeur de obtenue à la question 3. b).
Donc et .
Réponse : et .
Points clés attendus
Compléter la fonction Python (initialisation à , borne
p+1, relation de récurrence) et justifier le nombre de passages.Récurrence : énoncer l'hypothèse, citer la croissance de la fonction carré sur .
Étudier le signe de en factorisant, puis citer le théorème de la limite monotone (suite décroissante et minorée).
Passage à la limite dans la relation de récurrence (continuité), résolution de et élimination de grâce à .
Suite auxiliaire : justifier pour définir , établir la relation géométrique et en déduire .
Retrouver par limite d'une composée avec l'exponentielle.
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.
Les autres exercices de ce sujet
Revoir le cours
- Chapitre 1 : Suites : le cours · exercices type bac corrigés
- Chapitre 5 : Fonction logarithme : le cours · exercices type bac corrigés
Source : sujet officiel de l'épreuve de spécialité mathématiques du baccalauréat, session 2022 (Amérique du Sud, 26 septembre 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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