Terminale Spé Maths / Chapitre 1 : Suites / Annales du bac
Bac 2024, Amérique du Nord : exercice 3
On considère la fonction définie sur l'intervalle par
Montrer que la fonction est strictement croissante sur l'intervalle et préciser les valeurs de et de .
On considère la suite définie par pour tout entier naturel .
Calculer et .
Démontrer par récurrence que, pour tout entier naturel , on a : .
En déduire que la suite est convergente.
Déterminer la limite de la suite .
On considère la suite définie pour tout entier naturel par .
Démontrer que la suite est une suite géométrique de raison 2 et préciser son premier terme.
En déduire une expression de en fonction de .
En déduire une expression de en fonction de et retrouver la limite déterminée à la question 5.
Recopier et compléter le script Python ci-dessous afin que celui-ci renvoie le rang à partir duquel la suite dépasse 0,95.
| def seuil(): |
| n = 0 |
| u = 0.5 |
| while u < 0.95 : |
| n = ... |
| u = ... |
| return n |
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Question 1.
La fonction est un polynôme, donc dérivable sur , et pour tout :
Pour , on a , donc . De plus , mais la dérivée ne s'annule qu'en un seul point isolé de l'intervalle.
Donc est strictement croissante sur .
On calcule les valeurs aux bornes :
Donc est strictement croissante sur , avec et .
Question 2.
On a , donc
Puis
Donc et .
Réponse : et .
Question 3.
Pour tout entier naturel , on pose la propriété : « ».
Initialisation. On a et , donc , c'est-à-dire . 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 .
Les réels , , et appartiennent à , intervalle sur lequel est strictement croissante (question 1). On applique à chaque membre de l'hypothèse de récurrence en conservant le sens des inégalités :
Or , , et . 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 , .
Question 4.
D'après la question 3, pour tout entier naturel :
, donc la suite est strictement croissante
, donc la suite est majorée par .
D'après le théorème de la limite monotone (toute suite croissante et majorée converge), la suite converge.
Question 5.
Notons la limite de la suite , qui existe d'après la question 4.
La suite étant croissante, pour tout , la suite est aussi majorée par . Par passage à la limite dans les inégalités, , donc appartient à .
La fonction est continue sur (c'est un polynôme). Les termes appartiennent à et . Quand tend vers , tend vers et tend vers par continuité. Par unicité de la limite,
On résout cette équation :
Comme , la valeur est exclue.
Donc la limite de la suite est .
Réponse : .
Question 6.
Pour tout entier naturel , on a , donc : le logarithme est bien défini.
On calcule :
On en déduit, avec pour :
Donc la suite est géométrique de raison .
Son premier terme est
Question 7.
Le terme général d'une suite géométrique de raison et de premier terme est . Donc, pour tout entier naturel ,
Question 8.
Par définition, . En appliquant la fonction exponentielle :
On en déduit
On retrouve la limite. On a car . Comme , on a . Par composition,
Donc et la limite est , ce qui confirme le résultat de la question 5.
Réponse : et .
Question 9.
À chaque passage dans la boucle, l'indice augmente de et la variable , qui contient , est remplacée par . Le script complété est :
def seuil():
n = 0
u = 0.5
while u < 0.95 :
n = n + 1
u = 2*u - u**2
return n
Trace de l'exécution :
au départ, et : on entre dans la boucle
après un passage, et
après deux passages, et
après trois passages, et : la boucle s'arrête.
Donc la fonction renvoie : c'est le rang à partir duquel la suite dépasse .
Réponse : n = n + 1 et u = 2*u - u**2 la fonction renvoie .
Points clés attendus
Récurrence rédigée en trois temps (initialisation, hérédité avec « soit fixé tel que…{} », conclusion) en citant la stricte croissance de sur et en vérifiant que les quatre nombres sont dans cet intervalle.
Question 4 : citer le théorème de la limite monotone (croissante et majorée).
Question 5 : justifier que vérifie par continuité de , puis écarter la racine grâce à la croissance de la suite.
Question 6 : justifier que est défini (), puis montrer que .
Question 9 : la boucle while continue tant que justifier la valeur renvoyée par le calcul des premiers termes.
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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- Chapitre 1 : Suites : le cours · exercices type bac corrigés
Source : sujet officiel de l'épreuve de spécialité mathématiques du baccalauréat, session 2024 (Amérique du Nord, 22 mai 2024 (jour 2)), ministère de l'Éducation nationale. Énoncé mis en forme pour le web à partir du tapuscrit de l'APMEP (Denis Vergès et François Hache) ; figures issues des fichiers de l'APMEP. En cas de doute sur un détail, le sujet officiel fait foi.
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