Terminale Spé Maths / Chapitre 1 : Suites / Annales du bac
Bac 2026, Métropole : exercice 3
On étudie le fonctionnement d'un système de chauffage installé dans une pièce.
Ce système se déclenche automatiquement dès que la température de la pièce est inférieure ou égale à 18 °{}C (degrés Celsius), et s'éteint lorsqu'elle atteint 20 °{}C.
Partie A : Phase de chauffage
Pour une température de la pièce variant de 18 °{}C à 20 °{}C, le système de chauffage fonctionne en continu. La température de la pièce augmente progressivement.
Dans cette partie, on modélise la température de la pièce, en degré Celsius, à l'instant , exprimé en dizaines de minutes, par une fonction définie sur .
On admet que la fonction est :
dérivable sur
solution de l'équation différentielle
où est une fonction de la variable , définie et dérivable sur .
On note la fonction dérivée de la fonction .
On suppose qu'au début de l'étude, la température de la pièce est de 18 °{}C.
Ainsi .
Donner les solutions de l'équation différentielle sur .
En déduire que, pour tout nombre réel appartenant à l'intervalle , on a :
Selon ce modèle, déterminer au bout de combien de temps la pièce atteindra la température de 20 °{}C.
On exprimera le résultat en heures et minutes arrondi à la minute.
Si une panne du système de chauffage l'empêche de s'éteindre lorsque la température de la pièce atteint 20 °{}C, la température de la pièce pourra-t-elle dépasser 28 °{}C selon ce modèle ?
Justifier.
Partie B: Phase de refroidissement
Lorsque la pièce atteint la température de 20 °{}C, le système de chauffage s'éteint et la pièce refroidit.
On modélise la température de la pièce par la suite définie par et pour tout entier naturel :
Montrer que .
Montrer par récurrence que, pour tout entier naturel , on a
On admet que la suite est décroissante.
En déduire que la suite est convergente.
On note la limite de la suite .
Justifier que cette limite est solution de l'équation
Déterminer et interpréter le résultat dans le contexte de l'exercice.
On rappelle que le système de chauffage se met en marche automatiquement dès que la température de la pièce, est inférieure ou égale à 18 °{}C.
Recopier et compléter les lignes 4,5 et 6 du programme écrit en langage Python ci-dessous, afin qu'il renvoie le nombre de dizaines de minutes à partir duquel le système de chauffage se remettra en marche.
1. def marche() : 2. n = 0 3. u = 20 4. while … : 5. u = … 6. n = … 7. return n Déterminer le temps, en dizaines de minutes, à partir duquel le système de chauffage se remettra en marche.
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Partie A
Question 1. L'équation s'écrit . Elle est de la forme avec et .
Les solutions de l'équation sont les fonctions , avec .
On calcule
Donc les solutions de sur sont les fonctions
Question 2. La fonction est solution de , donc il existe un réel tel que, pour tout ,
On utilise la condition initiale :
Donc, pour tout ,
Question 3. On cherche l'instant tel que .
La fonction est dérivable sur avec
On résout l'équation :
On obtient dizaines de minutes, soit minutes, soit minutes arrondi à la minute.
Or : la durée est de heure et minutes.
Donc, selon ce modèle, la pièce atteint la température de au bout de h min environ.
Réponse : dizaines de minutes, soit environ h min.
Question 4. Pour tout , on a , donc
Ainsi la température reste strictement inférieure à pour tout .
On retrouve ce résultat avec la limite : comme , on a , et par limite d'une composée . Donc .
Comme , on a pour tout .
Donc, selon ce modèle, la température de la pièce ne pourra pas dépasser (elle se rapproche de sans l'atteindre).
Partie B
Question 1. On applique la relation de récurrence avec et :
On calcule :
Donc .
Question 2. Pour tout entier naturel , on note la propriété .
Initialisation. On a , 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 multiplie l'inégalité par , ce qui conserve le sens de l'inégalité :
On ajoute :
Or , car une exponentielle est strictement positive. Donc
Donc est vraie.
Conclusion. est vraie et la propriété est héréditaire : d'après le principe de récurrence, pour tout entier naturel , .
Question 3. On admet que la suite est décroissante. D'après la question 2, elle est minorée par .
D'après le théorème de convergence monotone (toute suite décroissante et minorée converge), la suite est convergente.
Question 4. a) Soit la limite de .
La suite est la suite décalée d'un rang, donc elle converge aussi vers .
De plus , donc par limite d'une composée , et donc .
Par opérations sur les limites, le membre de droite de tend vers , et le membre de gauche tend vers . Par unicité de la limite,
Donc est solution de l'équation .
Question 4. b) On résout l'équation :
Donc .
Interprétation : si le chauffage reste éteint, la température de la pièce se rapproche de au fil du temps.
Réponse : .
Question 5. a) Tant que la température est strictement supérieure à , le chauffage reste éteint : on calcule le terme suivant et on augmente de .
Pour passer de à , on utilise la valeur de avant l'incrémentation, d'où l'ordre des lignes 5 et 6. Le programme complété est :
def marche() :
n = 0
u = 20
while u > 18 :
u = 0.965*u + 0.35 + 0.07*exp(-0.1*n)
n = n + 1
return n
(La fonction exp suppose que le module math a été importé.)
Question 5. b) La suite est décroissante : le chauffage se remet en marche à partir du plus petit entier tel que .
On calcule les termes successifs à la calculatrice :
Donc est le plus petit entier tel que : c'est la valeur renvoyée par la fonction marche().
Donc le système de chauffage se remet en marche au bout de dizaines de minutes, soit minutes.
Réponse : .
Points clés attendus
Résoudre l'équation différentielle avec la solution constante , puis déterminer la constante avec la condition initiale.
Résoudre avec le logarithme, et convertir les dizaines de minutes en heures et minutes en précisant l'arrondi.
Pour la récurrence : initialisation, hérédité avec l'hypothèse de récurrence, utilisation de la positivité de l'exponentielle, conclusion.
Citer le théorème de convergence monotone (suite décroissante et minorée), puis passer à la limite dans la relation de récurrence pour trouver .
Dans le programme Python, utiliser la condition d'arrêt
u > 18, et respecter l'ordre des instructions car le terme dépend 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.
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Source : sujet officiel de l'épreuve de spécialité mathématiques du baccalauréat, session 2026 (Métropole, 16 juin 2026 (jour 1)), ministère de l'Éducation nationale. Énoncé mis en forme pour le web à partir du tapuscrit de l'APMEP (François Kriegk) ; figures issues des fichiers de l'APMEP. En cas de doute sur un détail, le sujet officiel fait foi.
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