Hors programme lycée / Suites et variations 35 exercices corrigés

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1. Etude des variations E.7808 On considère la suite u n définie pour tout entier n positif ou nul par : u n = − 8 · n 2 + 5 · n + 7 1 Établir que le terme de rang n +1 de la suite u n admet pour expression : u n +1 = − 8 · n 2 − 11 · n + 4 2 En étudiant la différence u n +1 − u n de deux termes con-sécutifs de la suite u n , montrer que la suite u n est décroissante. E.7809 On considère la suite u n définie pour tout entier n positif ou nul par : u n = − 7 · n 2 + 6 · n + 1 1 Établir que le terme de rang n +1 de la suite u n admet pour expression : u n +1 = − 7 · n 2 − 8 · n 2 En étudiant la différence u n +1 − u n de deux termes con-sécutifs de la suite u n , montrer que la suite u n est décroissante. E.7812 On considère la suite u n définie pour tout entier n strictement positif par : u n = 3 · n − 1 n − 1 2 En étudiant la différence de deux termes consécutifs, montrer que la suite u n est strictement décroissante. E.7824 On considère la suite u n définie pour tout entier n strictement positif par : u n = n 2 +1 n +1 En étudiant la différence de deux termes consécutifs, montrer que la suite u n est strictement décroissante. E.7826 On considère la suite u n définie pour tout entier n positif ou nul ( n ∈ N ) par la relation: u n = 3 · n 2 − 2 · n + 4 1 Exprimer le terme u n +1 en fonction de n . 2 En étudiant la différence u n +1 − u n de deux termes con-sécutifs de la suite u n , montrer que la suite u n est croissante. E.7785 On considère la suite u n définie pour tout entier naturel n par la relation: u n = n 2 − 1 n + 2 1 Déterminer la valeur exacte des cinq premiers termes de la suite u n . Puis, compléter le tableau ci-dessous avec les valeurs ap-prochées aux centièmes près : n 0 1 2 3 4 u n 2 Pour tout entier naturel n , montrer que : u n +1 − u n = n 2 + 5 · n + 3 n + 2 n + 3 3 Déterminer le sens de variation de la suite u n sur N . E.7778 On considère la suite u n définie pour tout entier n positif ou nul ( n ∈ N ) par la relation: u n = 400 × 0 ; 8 n + 30 1 Établir, pour tout entier naturel n ( n ∈ N ) , on a la rela-tion : u n +1 − u n = − 80 × 0 ; 8 n 2 En déduire que la suite u n est décroissante sur N . E.7777 On considère la suite u n définie pour tout entier n positif ou nul ( n ∈ N ) par la relation: u n = 1 ; 2 n + 30 1 Établir, pour tout entier naturel n ( n ∈ N ) , on a la rela-tion : u n +1 − u n = 0 ; 2 × 1 ; 2 n 2 En déduire que la suite u n est croissante sur N . E.7780 L’espèce des éléphants d’Asie sont en voie de disparition. On estime la population en 2017 à 415 000 individus. On estime que le nombre d’éléphants diminue de 3 % par an. On note u n le nombre d’éléphants d’Asie à l’année 2017+ n . 1 Donner la nature et les éléments caractéristiques de la suite u n . 2 a Donner la formule explicite du terme de rang n de la suite u n . b Donner le nombre d’éléphants d’Asie en 2020 , arrondi à l’unité près. 3 a Donner le sens de variation de la suite u n . Justifier votre réponse. b À l’aide de la calculatrice, déterminer en quelle année le nombre d’éléphants d’Asie sera inférieure à 200 000 . E.7761 On considère la suite u n définie pour tout entier naturel n ( n ∈ N ) par la relation: u n = 1 2 · n + 1 1 Donner la valeur des quatre premiers termes de la suite u n . 2 a Établir l’identité pour tout entier naturel n : u n +1 − u n = − 2 2 · n + 1 2 · n + 3 b En déduire que la suite u n est décroissante sur N . E.7760 On considère la suite u n définie pour tout entier naturel n ( n ∈ N ) par la relation: u n = n + 3 n + 1 1 Donner la valeur des quatre premiers termes de la suite u n . 2 a Établir l’identité pour tout entier naturel n : u n +1 − u n = − 2 n + 1 n + 2 b En déduire que la suite u n est décroissante sur N . https://chingmath.fr chapExoCorrec/7808 sacados/7808 chapExoCorrec/7809 sacados/7809 chapExoCorrec/7812 sacados/7812 chapExoCorrec/7824 sacados/7824 chapExoCorrec/7826 sacados/7826 chapExoCorrec/7785 sacados/7785 chapExoCorrec/7778 sacados/7778 chapExoCorrec/7777 sacados/7777 chapExoCorrec/7780 sacados/7780 chapExoCorrec/7761 sacados/7761 chapExoCorrec/7760 sacados/7760
E.7756 Rappels: pour tous nombres réels a et b et pour tous en-tiers relatifs n et m , on a: a 0 = 1 a 1 = a a n × a m = a n + m a n a m = a n − m ( a =0 ) a n m = a n × m a n × b n = a × b n a n b n = a b n ( b =0 ) Dans cet exercice, on mettra en évidence la monotonie des suites par la méthode des quotients. 1 La suite u n n ∈ N est définie par : u n = 1 2 n pour tout n ∈ N Montrer que u n est strictement décroissante. 2 On considère la suite v n n ∈ N définie par : v n = 3 n 4 pour tout n ∈ N . Montrer que v n est strictement croissante. E.7762 Soit v n n ∈ N la suite définie par la rela-tion de récurrence suivante : v n +1 = v n − v n 2 − 1 pour tout n ∈ N et la condition initiale v 0 =2 . 1 À l’aide de la calculatrice, compléter le tableau ci-dessous : n 0 1 2 3 4 u n 2 En étudiant la différence de deux termes consécutifs, montrer que la suite v n est décroissante. E.7757 Étudier le sens de variation de chacune des suites suivantes : 1 La suite u n est définie par la formule explicite: u n = 3 2 n pour tout n ∈ N 2 La suite v n est définie par la formule explicite: v n = 3 2 n pour tout n ∈ N E.4585 On considère la suite u n n ∈ N dont le terme de rang n est donné par la formule : u n = n 2 − 7 n + 1 1 À l’aide de la calculatrice, compléter le tableau ci-dessous : n 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 u n 2 Après avoir donné le tableau de variations de la fonction f dont l’image de x est défini par : f ( x ) = x 2 − 7 x + 1 Établir que la suite u n est croissante à partir du rang 4. E.4586 Dans cet exercice, on utilisera la méth-ode de la différence pour prouver la monotonie des suites : 1 Soit u n n ∈ N la suite dont le terme de rang n est définie par : u n = − 32 n + 102 Montrer que cette suite est décroissante. 2 Soit v n n ∈ N ∗ la suite dont le terme de rang n est définie par : v n = 2 n − 1 Montrer que cette suite est croissante. 3 Soit w n n ∈ N ∗ la suite dont le terme de rang n est définie par : w n = 2 n − 25 n Montrer que la suite w n est croissante. E.7758 On considère la suite arithmétique u n de premier terme 5 et de raison 2 . 1 Donner les quatre premiers termes de la suite u n . 2 Exprimer la valeur du terme u n en fonction de son rang n . 3 Démontrer que la suite u n est croissante. E.7759 On considère la suite géométrique v n de premier terme 24 et de raison 1 2 . 1 Donner les quatre premiers termes de la suite v n . 2 Exprimer la valeur du terme v n en fonction de son rang n . 3 Démontrer que la suite v n est décroissante. E.7779 Une entreprise décide de rentrer en bourse. Lors de son entrée en bourse, le prix d’une action est de 50 e . Elle espère que le prix de son action augmente de 5 % par an. On note u 0 le prix de l’action lors de son entrée en bourse et u n , pour tout entier n strictement positif, le prix de l’action au bout de n années. 1 Donner la nature et les éléments caractéristiques de la suite u n . 2 a Donner la formule explicite du terme de rang n de la suite u n . b Donner le prix de l’action au bout de 10 ans 3 a Donner le sens de variation de la suite u n . Justifier votre réponse. b À l’aide de la calculatrice, déterminer au bout de com-bien d’années le prix de l’action dépassera 100 e . https://chingmath.fr chapExoCorrec/7756 sacados/7756 chapExoCorrec/7762 sacados/7762 chapExoCorrec/7757 sacados/7757 chapExoCorrec/4585 sacados/4585 chapExoCorrec/4586 sacados/4586 chapExoCorrec/7758 sacados/7758 chapExoCorrec/7759 sacados/7759 chapExoCorrec/7779 sacados/7779
E.7763 1 On considère la suite u n définie pour tout entier n posi-tif ou nul ( n ∈ N ) par la relation: u n = 3 · n + 5 a Établir que le terme de rang n +1 admet pour expres-sion : u n +1 = 3 · n + 8 b En étudiant le signe de u n +1 − u n , montrer que la suite u n est croissante. 2 On considère la suite v n définie pour tout entier n posi-tif ou nul ( n ∈ N ) par la relation: v n = − 2 · n 2 + n + 2 a Établir que le terme de rang n +1 admet pour expres-sion : v n +1 = − 2 · n 2 − 3 · n + 1 b Établir que la différence consécutive de deux termes de la suite v n a pour expression : v n +1 − v n = − 4 · n − 1 c En déduire que la suite v n est une suite décroissante sur N . E.4619 On considère la fonction f définie sur R + par la relation: f ( x ) = 6 x − 2 2 x + 1 Dans le repère O ; I ; J orthonormé, on considère la courbe C f représentative de la fonction f : La droite Δ est la première bissectrice du plan ; son équation cartésienne est y = x . 1 a Établir l’égalité: f ( x ) − x = − 2 x 2 + 5 x − 2 2 x + 1 b Déterminer le tableau de signes de l’expression f ( x ) − x sur l’intervalle 0 ; + ∞ . c En déduire les positions relatives des courbes C f et Δ sur 0 ; + ∞ . 2 On considère la suite u n définie par : u 0 = 6 ; u n +1 = f u n a Représenter, sur l’axe des abscisses du repère, les six premiers termes de la suite u n (on laissera apparent les traits de construction) . b Déterminer la valeur des trois premiers termes de la suite u n c On admet que tous les termes de la suite sont supérieurs ou égaux à 2 . En déduire que la suite u n est décroissante. E.4607 Pour chaque question, déterminer, en étudiant la différence u n +1 − u n , le sens de variation de la suite u n définie par : a u n = 3 n 2 + n + 1 b u n = 2 n + 3 n − 1 c u n +1 = u n + 2 n + 1 ; u 0 = − 2 d u n +1 = u n − n + 5 ; u 0 = 2 E.4606 Pour chaque question, utiliser la calcu-latrice pour effectuer une conjecture sur le sens de variation de la suite u n sur N définie par : a u n = n 3 − 2 n 2 − 3 n b u n = 5 n n + 2 c u n = 3 1 + ( − 1) n + 4 d u n = 2 n 2 + 1 2 n + 5 E.4605 Pour chacune des questions suivantes, déterminer le sens de variation de la suite u n n ∈ N : a u n = 1 2 n − 1 4 b u n = 3 − 2 n c u n = − 2 n 2 − 3 n + 2 d u n = 3 n 2 − 7 n + 4 2. Suites et recherche d’un seuil E.7204 Un commerçant venant d’ouvrir une boutique remarque que son chiffre d’affaires à commencer à 25 000 euros par mois et à progresser tous les mois de 2 % . Il décide de modéliser la progression de son chiffre d’affaires par la suite u n où u 0 représente le chiffre d’affaires lors d’ouverture de la boutique. 1 Donner la nature et les caractéristiques de la suite u n . 2 a À l’aide de la calculatrice, déterminer à partir de combien de mois, son chiffre d’affaires dépassera 30 000 euros. b Compléter l’algorithme afin qu’à la fin de son exécu- tion, la variable n ait pour valeur le nombre de mois à attendre pour que son chiffre d’affaires dépassera 30 000 euros. ‘ .1 n ← 0 ‘ .2 u ← 25 000 ‘ .3 Tant que ... faire ‘ .4 n ← ... ‘ .5 u ← ... ‘ .6 Fin Tant que https://chingmath.fr chapExoCorrec/7763 sacados/7763 chapExoCorrec/4619 sacados/4619 23456I234JOCf chapExoCorrec/4607 sacados/4607 chapExoCorrec/4606 sacados/4606 chapExoCorrec/4605 sacados/4605 chapExoCorrec/7204 sacados/7204
E.7209 Afin de lutter contre la pollution de l’air, un département a contraint dès l’année 2013 certaines entreprises à diminuer chaque année la quantité de produits polluants qu’elles rejettent dans l’air. Ces entreprises ont rejeté 410 tonnes de ces polluants en 2013 et 332 tonnes en 2015 . On considère que le taux de diminution annuel de la masse de polluants rejetés est constant. 1 Justifier qu’on peut considérer que l’évolution d’une an-née sur l’autre correspond à une diminution de 10 % . 2 On admet que ce taux de 10 % reste constant pour les années à venir. a À l’aide de la calculatrice, déterminer à partir de quelle année la quantité de polluants rejetés par ces entreprises ne dépassera plus le seuil de 180 tonnes fixé par le conseil départemental. b Compléter l’algorithme ci-dessous afin que la variable n ait, à la fin de son exécution, pour valeur l’année à laquelle la quantité de polluants rejetés ne dépassera pas 180 tonnes. n ← 0 u ← 410 Tant que ... n ← n+1 u ← u × 0;9 Fin Tant que n ← n+... E.7600 On considère la suite u n géométrique de premier terme 1 et de raison 2 . Considérons le code : Fonction f(n) u ← 1 Pour i allant de 1 à n u ← 2 × u Fin Pour Renvoyer u L’appel à la fonction f(n) renvoie au programme la valeur du terme de la suite u n de rang n . Compléter le tableau de valeurs ci-dessous : n 0 1 2 10 20 u n E.7569 Un site internet propose à ses abonnés des films à télécharger. Lors de son ouverture, 500 films sont proposés et chaque mois, le nombre de films proposés aux abonnés augmente de 6 % . On modélise le nombre de films proposés par une suite u n où n désigne le nombre de mois depuis l’ouverture du site. 1 Calculer u 0 , u 1 et u 2 et donner le résultat arrondi à l’unité près. 2 Donner la nature et les éléments caractéristiques de la suite u n . Exprimer u n en fonction de n . 3 Déterminer la valeur du terme de rang 6 arrondie à l’unité. 4 À l’aide de la calculatrice, déterminer à partir de com-bien de mois le nombre de films proposés dépasse 800 films proposés. E.7570 Une petite ville dispose d’un service mu-nicipal de location de vélos. La municipalité souhaite être informée sur le nombre de vélos en circulation et le coût en-gendré. Le responsable du service de location de vélos constate qu’entre les vélos inutilisables, car perdus, volés ou détériorés et les nouveaux vélos acquis, le nombre de vélos utilisables augmente de 5 % chaque année. Le 1 er janvier 2017 , le parc contient 200 vélos utilisables. On modélise l’évolution du nombre de vélos utilisables par une suite u n dans laquelle, pour tout entier nature n , u n est le nombre de vélos le 1 er janvier de l’année 2017+ n . Ainsi, u 0 =200 et, pour tout entier naturel n : u n +1 = 1 ; 05 × u n . 1 a Justifier le coefficient 1 ; 05 dans l’expression de u n +1 en fonction de u n . b Combien y aura-t-il de vélos dans ce parc au 1 er janvier 2018 ? 2 La municipalité a décidé d’arrêter l’achat de nouveaux vélos dès que son stock dépassera 500 unités. En quelle année, le stock du service municipal sera supérieur à 500 vélos pour la première fois? E.7599 On considère la suite géométrique u n , de raison 0 ; 9 et de premier terme u 0 =50 . 1 a Recopier et compéter l’algorithme afin, qu’à la fin de son exécution, la variable U ait pour valeur 25 e terme de cette suite, c’est-à-dire u 24 : U ← ... Pour N allant de 1 à 24 U ← ... Fin Pour b Pour tout entier naturel n , exprimer u n en fonction de n . c Calculer u 24 , puis donner sa valeur arrondie à 10 − 3 près. 2 Déterminer le plus petit entier naturel n tel que : u n < 0 ; 01 . E.7595 Un magasin propose une carte de fidélité afin de profiter d’avantages lors d’achats. La première année, la carte de fidélité a été offerte à 200 clients. On observe que le nombre de clients possédant la carte de fidélité augmente de 6 % par an. On modélise le nombre de possesseurs de la carte de fidélité par une suite u n où n désigne le nombre d’années depuis l’ouverture du magasin. 1 Calculer u 0 , u 1 et u 2 et donner le résultat arrondi à l’unité. 2 Donner la nature de la suite et ses éléments caractéris-tiques. Exprimer u n en fonction de n . 3 Déterminer la valeur du terme de rang 6 , arrondie à l’unité près. 4 À l’aide de la calculatrice, déterminer à partir de combien d’années le nombre de possesseurs de la carte de fidélité dépasse 400 personnes. https://chingmath.fr chapExoCorrec/7209 sacados/7209 chapExoCorrec/7600 sacados/7600 chapExoCorrec/7569 sacados/7569 chapExoCorrec/7570 sacados/7570 chapExoCorrec/7599 sacados/7599 chapExoCorrec/7595 sacados/7595
3. Suites auxiliaires: variations E.6017 On considère la suite u n définie par : u 0 = 7 ; u n +1 = 1 3 · u n + 4 pour tout entier n ∈ N 1 On considère la suite v n définie par la relation suivante pour tout entier naturel n : v n = u n − 6 a Établir l’égalité ci-dessous pour tout entier naturel n : v n +1 = 1 3 · v n b Donner le premier terme de la suite v n . c Donner le sens de variation de la suite v n . 2 En déduire le sens de variation de la suite u n . E.6042 On considère la suite u n définie sur N par la relation: u 0 = 1 ; u n +1 = 1 2 · u n − 3 pour tout n ∈ N 1 On définit la suite v n sur N par la relation: v n = 2 · u n + 12 a Démontrer la relation: v n +1 = 1 2 · v n pour tout n ∈ N . b Donner l’expression des termes de la suite v n en fonc-tion de n . Justifier votre démarche. 2 a Justifier que pour tout entier naturel n , on a: u n = 14 · 1 2 n +1 − 6 b En déduire le sens de variation de la suite u n E.6063 Soit u n la suite numérique définie sur N par : u 0 = 3 ; u n +1 = 2 · u n − n + 1 pour n ∈ N . 1 Calculer u 1 , u 2 et u 3 . 2 On désigne par v n la suite définie sur N par : v n = u n − n a Justifier que pour tout entier naturel n , on a la rela-tion : v n +1 = 2 · v n . b Déterminer la nature et les éléments caractéristiques de la suite v n . 3 a Justifier que pour tout entier naturel n , on a: u n = 3 × 2 n + n . b En déduire le sens de variation de la suite u n . 4. Exercices non-classés E.5817 On considère la suite u n définie par son premier terme u 1 = 3 2 et la relation de récurrence : u n +1 = n · u n + 1 2( n + 1) pour tout n ∈ N ∗ On définit une suite auxiliaire v n par : v n = n · u n − 1 pour tout entier n 1 1 Montrer que la suite v n est géométrique; préciser sa raison et son premier terme. 2 En déduire que, pour tout entier naturel n 1 , on a: u n = 1 + (0 ; 5) n n 3 Déterminer la limite de la suite u n . 4 Justifier que, pour tout entier n 1 , on a: u n +1 − u n = − 1 + (1 + 0 ; 5 n ) · (0 ; 5) n n · ( n + 1) En déduire le sens de variation de la suite u n . https://chingmath.fr chapExoCorrec/6017 sacados/6017 chapExoCorrec/6042 sacados/6042 chapExoCorrec/6063 sacados/6063 chapExoCorrec/5817 sacados/5817