Terminale Spé Maths / Chapitre 1 : Suites / Annales du bac
Bac 2022, Polynésie : exercice 3
Au début de l'année 2021, une colonie d'oiseaux comptait individus. L'observation conduit à modéliser l'évolution de la population par la suite définie pour tout entier naturel par:
où désigne le nombre d'individus au début de l'année .
Donner une estimation, selon ce modèle, du nombre d'oiseaux dans la colonie au début de l'année 2022.
On considère la fonction définie sur l'intervalle [0 100] par .
Résoudre dans l'intervalle [0 100] l'équation .
Démontrer que la fonction est croissante sur l'intervalle [0 100] et dresser son tableau de variations.
En remarquant que, pour tout entier naturel , démontrer par récurrence que, pour tout entier naturel :
En déduire que la suite est convergente.
Déterminer la limite de la suite . Interpréter le résultat dans le contexte de l'exercice.
On considère l'algorithme suivant:
def seuil(p) : n=0 u = 40 while u < p : n =n+1 u = 0.008*u*(200-u) return(n+2021)L'exécution de seuil(100) ne renvoie aucune valeur. Expliquer pourquoi à l'aide de la question 3.
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Question 1.
Le nombre d'oiseaux au début de l'année 2022 est . On a et :
Donc, selon ce modèle, la colonie compte environ oiseaux au début de l'année 2022.
Réponse : , soit environ oiseaux.
Question 2.
Pour , on a . Donc
Un produit est nul si et seulement si l'un de ses facteurs est nul : ou , c'est-à-dire .
Les deux nombres et appartiennent à .
Donc l'équation a pour ensemble de solutions dans .
Réponse : ou .
Question 3. a)
La fonction est un polynôme, donc dérivable sur , et . Donc
Pour tout , on a et , donc . La dérivée ne s'annule qu'en .
Donc est croissante sur (strictement croissante).
On calcule les valeurs aux bornes :
Tableau de variations : est croissante sur , de à .
Question 3. b)
Pour tout entier naturel , . Soit la propriété : .
Initialisation. On a et , donc . Donc est vraie.
Hérédité. Soit un entier naturel fixé tel que soit vraie, c'est-à-dire (hypothèse de récurrence). Montrons .
Les nombres , , et appartiennent à , intervalle sur lequel est croissante d'après la question 3. a). On applique à chaque membre en conservant le sens des inégalités :
Comme , , et , on obtient
Or , donc : est vraie.
Conclusion. est vraie et est héréditaire : d'après le principe de récurrence, est vraie pour tout entier naturel .
Donc, pour tout , .
Question 3. c)
D'après la question 3. b), pour tout , : la suite est croissante. Et : elle est majorée par .
D'après le théorème de convergence monotone (toute suite croissante et majorée converge), les deux hypothèses étant vérifiées.
Donc la suite est convergente.
Question 3. d)
Soit la limite de , qui existe d'après la question 3. c).
Comme pour tout , le passage à la limite dans les inégalités larges donne , donc . De plus la suite est croissante, donc pour tout , d'où .
La fonction est continue sur (polynôme) et . Comme converge vers , la suite converge vers , et converge aussi vers . Par unicité de la limite :
D'après la question 2, ou . Comme , on a .
Interprétation : à long terme, selon ce modèle, la population de la colonie se stabilise autour de oiseaux.
Réponse : .
Question 4.
La suite est croissante et converge vers d'après la question 3. Une suite croissante est toujours inférieure ou égale à sa limite : pour tout , .
Donc, pour tout , .
Avec , la condition u < p de la boucle while est donc toujours vérifiée : la boucle ne s'arrête jamais, et l'instruction return(n+2021) n'est jamais atteinte.
Donc l'exécution de seuil(100) ne renvoie aucune valeur, car la population ne dépasse jamais oiseaux.
Points clés attendus
Résoudre en factorisant, et donner les deux solutions et appartenant à .
Justifier la croissance de par le signe de , et donner et .
Récurrence : initialisation, hérédité avec hypothèse de récurrence, utilisation de la croissance de sur et de , conclusion citant le principe de récurrence.
Théorème de convergence monotone : suite croissante et majorée.
Limite : continuité de , équation et élimination de grâce à .
Algorithme : relier à la condition de la boucle
while.
Corrigé rédigé par + qu'un prof. Cherche d'abord seul, puis compare avec ta propre rédaction.
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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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- Chapitre 1 : Suites : le cours · exercices type bac corrigés
Source : sujet officiel de l'épreuve de spécialité mathématiques du baccalauréat, session 2022 (Polynésie, 5 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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