Terminale Spé Maths / Chapitre 8 : Calcul intégral / Annales du bac
Bac 2025, Nouvelle-Calédonie : exercice 3
On considère un entier naturel non nul.
On considère la fonction définie sur l’intervalle par :
On admet que la fonction est dérivable sur et on note sa fonction dérivée.
Partie A
Dans cette partie on étudie le cas où .
On étudie donc la fonction définie sur par :
Montrer que est strictement positive pour tout réel de .
En déduire le tableau de variations de la fonction sur l'intervalle .
En déduire que l'équation admet une unique solution dans l'intervalle
Partie B
On considère la suite définie pour tout entier naturel non nul par
c'est-à-dire .
On admet que .
Justifier que pour tout et pour tout entier naturel non nul,
.En déduire que pour tout entier naturel non nul,
Montrer que la suite est convergente.
À l’aide d’une intégration par parties, démontrer que pour tout entier naturel non nul on a :
On considère le script Python ci-dessous définissant la fonction
suite():from math import exp def suite(): u = \ldots for n in range (1, \ldots): u = \ldots returnRecopier et compléter le script Python ci-dessus pour que la fonction
suite(n)renvoie la valeur de .
Démontrer que pour tout entier naturel non nul on a :
En déduire la limite de la suite .
Voir le corrigé
Partie A
Question 1.
La fonction est dérivable sur (énoncé). Elle s'écrit avec et , donc et (dérivée de avec ).
D'après la formule , pour tout :
Soit . On a et (une exponentielle est strictement positive).
Donc , produit de deux facteurs strictement positifs, est strictement positif.
Donc pour tout .
Question 2.
La dérivée est strictement positive sur et ne s'annule qu'en . Donc est strictement croissante sur .
On calcule les valeurs aux bornes :
Donc le tableau de variations de sur est : est strictement croissante, de la valeur en à la valeur en .
Question 3.
On vérifie les hypothèses du théorème des valeurs intermédiaires (corollaire de la bijection) :
est dérivable sur , donc continue sur
est strictement croissante sur
et , et est un réel compris entre et .
D'après le théorème des valeurs intermédiaires, appliqué à une fonction continue et strictement monotone, l'équation admet une solution unique dans .
Donc l'équation admet une unique solution dans l'intervalle .
Partie B
Question 1. a)
Soit et un entier naturel non nul.
On a , donc et .
De plus,
Or et (car ), donc , soit .
Donc pour tout et tout entier .
Question 1. b)
Pour tout , on a . On multiplie chaque membre de l'inégalité précédente par ce réel strictement positif, ce qui conserve le sens des inégalités :
L'intégrale est croissante (les bornes sont dans l'ordre croissant et les fonctions sont continues sur ). Donc
Donc pour tout entier .
Question 1. c)
D'après la question précédente, pour tout : la suite est décroissante. De plus, pour tout : elle est minorée par .
D'après le théorème de convergence monotone (une suite décroissante et minorée converge), la suite converge.
Donc la suite est convergente.
Question 2. a)
Soit un entier naturel non nul. On pose, pour :
Les fonctions et sont de classe sur . On peut donc appliquer la formule d'intégration par parties :
On calcule le crochet :
Par linéarité de l'intégrale, l'intégrale restante vaut .
Donc pour tout entier .
Question 2. b)
On part de . La relation de la question 2. a) donne en fonction de : pour passer de à , il faut appliquer la relation pour , soit fois. La boucle for n in range(1, 8) parcourt exactement ces valeurs de .
Script complété :
from math import exp
def suite():
u = exp(1) - 2
for n in range(1, 8):
u = (n + 1) * u - 1
return u
La fonction renvoie (arrondi au dix-millième).
Réponse : u = exp(1) - 2, range(1, 8), u = (n + 1) * u - 1, return u.
Question 3. a)
Soit . On a et la fonction exponentielle est croissante, donc .
Comme , on en déduit
Par croissance de l'intégrale sur :
Donc pour tout entier .
Question 3. b)
Pour tout entier , d'après les questions 1. b) et 3. a) :
On a et .
D'après le théorème des gendarmes, la suite converge et
Donc la limite de la suite est .
Points clés attendus
Dériver avec la formule et justifier le signe de par la positivité de chaque facteur.
Pour l'unicité de la solution, citer le théorème des valeurs intermédiaires avec continuité, stricte monotonie et encadrement de par et .
Utiliser la croissance de l'intégrale (bornes dans l'ordre) pour comparer et , puis le théorème de convergence monotone.
Écrire proprement l'intégration par parties : choix de et , crochet évalué en et en .
Dans le script Python, compter le nombre d'itérations : applications de la relation pour passer de à .
Majorer par puis conclure avec le théorème des gendarmes.
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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Revoir le cours
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Source : sujet officiel de l'épreuve de spécialité mathématiques du baccalauréat, session 2025 (Nouvelle-Calédonie, 20 novembre 2025 (jour 1)), 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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