Terminale Spé Maths / Chapitre 1 : Suites / Annales du bac
Bac 2023, La Réunion : exercice 2
On considère la suite définie par et, pour tout entier naturel ,
Calculer .
Soit la fonction définie sur l'intervalle par :
Ainsi, pour tout entier naturel , on a : .
Démontrer que la fonction est strictement croissante sur l'intervalle .
En déduire que pour tout réel , on a .
Démontrer par récurrence que, pour tout entier naturel n, on a .
On admet que, pour tout entier naturel , on a :
Démontrer que la suite est décroissante.
En déduire que la suite est convergente.
On définit la suite pour tout entier naturel par:
Calculer .
Démontrer que est une suite géométrique de raison .
Déterminer, en justifiant, la limite de .
En déduire la limite de .
On considère la fonction Python seuil ci-contre, où A est un nombre réel strictement plus grand que 2.
Donner, sans justification, la valeur renvoyée par la commande seuil (2.001) puis interpréter cette valeur dans le contexte de l'exercice.
| def | seuil (A) : |
| n = 0 | |
| u = 8 | |
| while u A : | |
| u = (6*u + 2)/(u + 5) | |
| n = n + 1 | |
| return n |
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Question 1.
On a et .
Donc
Réponse : .
Question 2. a)
La fonction est une fonction rationnelle, définie et dérivable sur car son dénominateur ne s'annule pas sur cet intervalle.
On pose et , de sorte que et . On utilise la formule de dérivation d'un quotient :
On développe le numérateur :
Donc, pour tout :
Le numérateur est strictement positif et le dénominateur est strictement positif. Donc sur .
Donc est strictement croissante sur .
On calcule .
Soit . Comme est strictement croissante sur et que , on a .
Donc .
Donc, pour tout réel , on a .
Question 2. b)
Pour tout entier naturel , on note la propriété .
Initialisation. On a et . Donc est vraie.
Hérédité. Soit un entier naturel fixé tel que soit vraie, c'est-à-dire (hypothèse de récurrence). Montrons que est vraie, c'est-à-dire .
On a et . D'après la question 2. a), est strictement croissante sur et pour tout .
On applique ce résultat avec :
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 entier naturel , on a .
Question 3. a)
On admet que, pour tout entier naturel :
D'après la question 2. b), pour tout . On étudie le signe de chaque facteur :
car
.
Le numérateur est le produit d'un nombre strictement négatif et d'un nombre strictement positif : il est strictement négatif. Le dénominateur est strictement positif.
Donc pour tout entier naturel .
Donc la suite est strictement décroissante, en particulier décroissante.
Question 3. b)
La suite est décroissante d'après la question 3. a).
Elle est minorée par d'après la question 2. b).
D'après le théorème de convergence monotone (toute suite décroissante et minorée converge), la suite converge.
Donc la suite est convergente.
Question 4. a)
On a .
Réponse : .
Question 4. b)
Pour tout entier naturel , on a et , donc et sont bien définis.
On exprime :
On exprime :
Donc
On reconnaît :
Donc la suite est géométrique de raison , de premier terme .
Question 4. c)
D'après la question 4. b), pour tout entier naturel :
Comme , on a (limite d'une suite géométrique de raison comprise entre et ).
Donc .
Pour en déduire la limite de , on exprime en fonction de . De , on tire, comme :
On regroupe les termes en :
Comme (on a ), on obtient
Comme , on a par quotient (le dénominateur tend vers ) :
Donc et .
Réponse : et .
Question 5.
La fonction seuil(A) calcule les termes de la suite à partir de et s'arrête dès que . Elle renvoie alors le nombre d'itérations effectuées.
Avec , on calcule les termes de la suite (valeurs approchées) :
On a et .
La commande seuil(2.001) renvoie donc 14.
Interprétation : est le plus petit entier tel que . Comme la suite est décroissante, pour tout , est à une distance inférieure à de sa limite .
Réponse : seuil(2.001) renvoie .
Points clés attendus
Dériver avec la formule du quotient, puis justifier le signe de pour conclure à la stricte croissance.
Rédiger la récurrence complète : initialisation, hérédité avec « soit fixé tel que », conclusion, en citant la croissance de .
Étudier le signe de chaque facteur de en utilisant .
Citer le théorème de convergence monotone avec ses deux hypothèses (décroissante, minorée).
Pour la suite géométrique, calculer en fonction de pour la limite de , exprimer en fonction de .
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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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- Chapitre 1 : Suites : le cours · exercices type bac corrigés
Source : sujet officiel de l'épreuve de spécialité mathématiques du baccalauréat, session 2023 (La Réunion, 29 mars 2023 (jour 2)), 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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