Terminale Spé Maths / Chapitre 8 : Calcul intégral / Annales du bac
Bac 2025, Polynésie : exercice 3
On munit le plan d'un repère orthonormé.
Pour tout entier naturel , on considère la fonction définie sur par :
Pour tout entier naturel , on note la courbe représentative de la fonction .
Les parties { A} et { B} sont indépendantes.
Partie A : Étude des fonctions pour
On considère un entier naturel .
On admet que la fonction est dérivable sur .
Montrer que pour tout ,
Justifier tous les éléments du tableau ci-dessous:

Justifier par le calcul que le point A appartient à la courbe .
Partie B : Étude des intégrales {} pour
Dans cette partie, on étudie les fonctions sur [0 1] et on considère la suite définie pour tout entier naturel par:
Sur le graphique en ANNEXE, on a représenté les courbes et .
Donner une interprétation graphique de .
Par lecture de ce graphique, quelle conjecture peut-on émettre sur la limite de la suite ?
Calculer .
Soit un entier naturel.
Démontrer que pour tout ,
En déduire que pour tout entier naturel , on a :
Démontrer que la suite est convergente, vers une limite positive ou nulle que l'on notera .
En utilisant une intégration par parties, démontrer que pour tout entier naturel on a :
Démontrer que si , l'égalité de la question 5 conduit à une contradiction.
Démontrer que . On pourra utiliser la question 6. a.
On donne ci-dessous le script de la fonction mystere, écrite en langage Python.
On a importé la constante e.
def mystere(n):
I = 1 - 1/e
L = [I]
for i in range(n):
I = (i + 1)*I - 1/e
L.append(I)
return L
Que renvoie
mystere(100)dans le contexte de l'exercice ?
Voir le corrigé
Partie A
Question 1. a)
Soit . La fonction est dérivable sur (admis) et avec :
D'après la formule de dérivation d'un produit, , donc pour tout :
On factorise par , en écrivant :
Donc, pour tout :
Question 1. b)
Signe de la dérivée. Pour tout , on a et , donc .
Le signe de est donc celui de :
pour , donc
pour ,
pour , donc .
Variations. Donc est croissante sur et décroissante sur .
Valeur en . Comme , .
Maximum. D'après les variations, admet un maximum en :
Limite en . Pour , . Par croissances comparées, pour tout entier :
Donc .
Donc le tableau est justifié : est positive sur , nulle en , négative sur part de , croît jusqu'à en , puis décroît vers .
Question 2.
Calculons l'image de par :
Ce résultat est indépendant de .
Donc le point appartient à la courbe pour tout .
Partie B
Question 1. a)
La fonction est continue et positive sur .
Donc est l'aire, en unités d'aire, du domaine délimité par la courbe , l'axe des abscisses et les droites d'équations et .
Question 1. b)
Sur le graphique, lorsque augmente, les courbes se rapprochent de l'axe des abscisses sur la quasi-totalité de l'intervalle : puis sont presque confondues avec l'axe, sauf près de . L'aire sous la courbe diminue.
Donc on peut conjecturer que la suite est décroissante et converge vers .
Question 2.
La fonction est continue sur et a pour primitive . Donc :
Donc .
Réponse : .
Question 3. a)
Soit et .
On a .
Comme , on a , donc .
Comme et , en multipliant l'inégalité par on obtient , c'est-à-dire .
Donc, pour tout :
Question 3. b)
Soit . Pour tout , . On multiplie les inégalités de la question précédente par , ce qui conserve leur sens :
Les fonctions et sont continues sur et les bornes sont rangées dans l'ordre croissant (). Par positivité et croissance de l'intégrale :
Donc, pour tout entier naturel :
Question 4.
D'après la question 3. b), pour tout , : la suite est décroissante.
Toujours d'après la question 3. b), pour tout , : la suite est minorée par .
D'après le théorème de la limite monotone (toute suite décroissante et minorée converge), la suite converge vers une limite réelle .
Comme pour tout , le passage à la limite dans une inégalité large donne .
Donc la suite est convergente, de limite .
Question 5.
Soit . On pose, pour :
Les fonctions et sont de classe sur , donc on peut intégrer par parties :
On calcule chaque terme :
Donc, pour tout entier naturel :
Question 6. a)
Raisonnons par l'absurde en supposant .
La suite tend vers et tend vers . Par produit de limites, .
Or, d'après la question 5, pour tout :
Comme converge vers , le membre de droite converge vers , qui est un nombre réel fini.
Une même suite ne peut pas tendre à la fois vers et vers un réel : c'est une contradiction.
Donc l'hypothèse est impossible : si , l'égalité de la question 5 conduit à une contradiction.
Question 6. b)
D'après la question 4, .
D'après la question 6. a), est impossible.
Donc .
Question 7.
La fonction mystere initialise I à et place cette valeur dans la liste L.
À l'étape i (de à ), l'instruction I = (i + 1)*I - 1/e applique la relation de la question 5 : si I vaut , elle devient . La nouvelle valeur est ajoutée à la liste.
Pour , la boucle s'exécute fois et la liste contient .
Donc mystere(100) renvoie la liste des premiers termes de la suite , calculés à l'aide de la relation de récurrence de la question 5 à partir de .
Points clés attendus
Dérivée d'un produit détaillée, puis signe de justifié par la positivité de et le signe de .
Limite en justifiée par les croissances comparées.
Encadrement sur , puis positivité et croissance de l'intégrale (bornes dans l'ordre croissant).
Convergence de par le théorème de la limite monotone (suite décroissante et minorée), puis .
Intégration par parties avec les fonctions et de classe , puis raisonnement par l'absurde pour .
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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Source : sujet officiel de l'épreuve de spécialité mathématiques du baccalauréat, session 2025 (Polynésie, 17 juin 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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