Terminale Spé Maths / Chapitre 1 : Suites / Annales du bac
Bac 2024, Métropole : exercice 3
Pour chacune des affirmations suivantes, indiquer si elle est vraie ou fausse. Chaque réponse doit être justifiée. Une réponse non justifiée ne rapporte aucun point.
Les cinq questions de cet exercice sont indépendantes.
On considère une suite vérifiant la relation de récurrence :
Affirmation 1 : La suite définie pour tout entier naturel par est géométrique.
On considère une suite qui vérifie pour tout entier naturel non nul :
La suite est définie, pour tout entier naturel non nul, par : .
Affirmation 2 : La suite converge.
On considère la suite définie par :
Affirmation 3 : Pour tout entier naturel , .
On considère la suite définie pour tout entier naturel par .
Affirmation 4 : La suite converge.
On considère la suite définie à l'aide du script écrit ci-dessous en langage
Python, qui renvoie la valeur de .def u(n) : valeur = 2 for k in range(n) : valeur = 0.5 * (valeur + 2/valeur) return valeur On admet que est décroissante et vérifie pour tout entier naturel :
Affirmation 5 : La suite converge vers .
Voir le corrigé
Affirmation 1. Vraie.
Soit . On exprime en fonction de :
Donc pour tout entier naturel , .
Donc la suite est géométrique de raison .
Affirmation 2. Vraie.
Pour tout entier , on a . On divise chaque membre par , ce qui conserve le sens des inégalités :
On a , donc
La suite est encadrée, à partir du rang , par deux suites qui convergent vers la même limite . D'après le théorème des gendarmes, la suite converge, et sa limite est .
Donc l'affirmation est vraie.
Affirmation 3. Vraie.
Montrons par récurrence que, pour tout entier , : .
Initialisation. Pour : et . Donc est vraie.
Hérédité. Soit fixé tel que soit vraie, c'est-à-dire (hypothèse de récurrence). Montrons .
On a , donc est bien défini, et
C'est l'égalité : est vraie.
Conclusion. est vraie et est héréditaire : d'après le principe de récurrence, pour tout entier , .
Donc l'affirmation est vraie.
Affirmation 4. Fausse.
Pour , on met en facteur :
Par croissances comparées, , donc .
Par produit de limites, avec :
La suite tend vers : elle ne converge pas.
Donc l'affirmation est fausse.
Affirmation 5. Vraie.
Le script définit et, pour tout , : chaque passage dans la boucle for applique cette relation.
Convergence. La suite est décroissante (propriété admise) et minorée par (propriété admise). D'après le théorème de convergence monotone (suite décroissante et minorée), elle converge vers un réel .
Encadrement de . Pour tout , . Par passage à la limite dans les inégalités larges, . En particulier .
Équation vérifiée par . La fonction est continue sur (sur cet intervalle ), et . Quand , et , donc par continuité de en :
On résout cette équation (avec ) :
Comme , on obtient .
Donc l'affirmation est vraie : la suite converge vers .
Points clés attendus
Pour une suite géométrique, montrer que avec constant, et préciser la raison.
Théorème des gendarmes : donner un encadrement valable pour tout , avec les deux limites égales.
Récurrence rédigée complètement (initialisation, hérédité avec hypothèse, conclusion).
Croissances comparées pour lever la forme indéterminée , puis conclure à la divergence.
Théorème de convergence monotone, puis passage à la limite dans la relation de récurrence en justifiant la continuité, et rejet de la solution négative de .
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
Source : sujet officiel de l'épreuve de spécialité mathématiques du baccalauréat, session 2024 (Métropole, 11 septembre 2024), 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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