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Exercices type BAC

La médiathèque d’une petite ville a ouvert ses portes début janvier

Sommaire

Inscriptions à la médiathèqueÉlimination d'un médicamentPrix du téléphoneAugmentation de la température moyenneUne commande de flaconsÉvolution des personnages dans un jeu vidéoQuantité de déchets ménagersConcentration de médicament dans le sangRefroidissement d'un fourPlante vivaceVisionnages d'une sérieAffirmation à confirmer ou nonSuite auxiliaireProblème de seuil
Ventes de voitures
Carrelage hexagonal
Ventes de journaux
Comparaison d'évolutions de populations
Échiquier et graines de riz
Préparation au marathon

Inscriptions à la médiathèque

La médiathèque d’une petite ville a ouvert ses portes début janvier
201320132013
et a enregistré
2 5002\,5002500
 inscriptions pour l’année
201320132013
.
Elle estime que, chaque année,
808080
 % des anciens inscrits renouvellent leur inscription l’année suivante et qu’il y aura également
400400400
 nouveaux adhérents.
Pour tout entier naturel
nnn
, on peut donc modéliser le nombre d’inscrits à la médiathèque
nnn
 années après
201320132013
par une suite numérique
(an)(a_n)(an​)
 définie par 
a0=2 500a_0=2\, 500a0​=2500
 et 
an+1=0,8an+400a_{n+1}=0,8a_n + 400an+1​=0,8an​+400
.
1.Calculer
a1a_1a1​
 et
a2a_2a2​
.
2.On pose, pour tout entier naturel
nnn
,
vn=an−2 000v_n=a_n-2\,000vn​=an​−2000
.
    a.Démontrer que
(vn)\left(v_n\right)(vn​)
 est une suite géométrique de raison
0,80,80,8
. Préciser son premier terme.
    b.Exprimer, pour tout entier naturel
nnn
,
vnv_nvn​
 en fonction de
nnn
.
    c.En déduire que, pour tout entier naturel
nnn
,
an=500×0,8n+2 000a_n=500\times 0,8^n + 2\,000an​=500×0,8n+2000
.
    d.Déterminer le plus petit entier naturel
nnn
 tel que
an⩽2 010a_n\leqslant 2\,010an​⩽2010
. Interpréter ce résultat dans le contexte de l’exercice.

Élimination d'un médicament

On injecte dans le sang d’un malade
222
 cm
3^33
 d’un médicament. On admet que le processus d’élimination du médicament peut être modélisé par une suite
(Un)\left(U_n\right)(Un​)
, dont le terme général
UnU_nUn​
 représente le volume en cm
3^33
 de médicament présent dans le sang au bout de
nnn
 heures,
nnn
 étant un entier naturel. Dans ce modèle, on considère que le volume de médicament contenu dans le sang diminue de
888
 % chaque heure.
1.Vérifier que
U1=1,84U_1 = 1,84U1​=1,84
 et donner une interprétation dans le contexte de l’exercice.
2. a.Pour tout entier naturel
nnn
, exprimer
Un+1U_{n+1}Un+1​
 en fonction de
UnU_nUn​
. b.En déduire la nature de la suite
(Un)\left(U_n\right)(Un​)
. Préciser sa raison et son premier terme.
3.Pour que le médicament soit actif, le volume de médicament présent dans le sang du malade doit rester supérieur à un certain seuil
SSS
 ; ce seuil dépend du malade.
    a.À l’aide d’une fonction écrite en langage Python, on se propose de déterminer, en fonction de
SSS
, le nombre maximal d’heures durant lesquelles le médicament reste actif. Compléter le programme écrit en Python ci-dessous.
def volMedicament(S):u=2n=0while u>S:u=u*...n=n+1return n\begin{array}{}\texttt{def}\,\texttt{volMedicament(S):}\\\qquad\texttt{u=2}\\\qquad\texttt{n=0}\\\qquad\texttt{while u>S:}\\\qquad\texttt{u=u*...}\\\qquad\texttt{n=n+1}\\\texttt{return n}\\\end{array}defvolMedicament(S):u=2n=0while u>S:u=u*...n=n+1return n​
b.On s’intéresse au cas d’un malade pour qui ce seuil est estimé à 
S=1,5S = 1,5S=1,5
 cm
3^33
. Que doit-on saisir pour exécuter la fonctionvolMedicamentafin qu’elle renvoie le nombre maximal d’heures durant lesquelles le médicament reste actif chez ce malade ? Quel est alors ce nombre d’heures ?

Prix du téléphone

Un téléphone coûte 
600600600
euros lors de son lancement. Tous les ans, le fabricant sort une nouvelle version de ce téléphone. Le prix de ce téléphone augmente de
333
 % chaque année.
On note
unu_nun​
 le prix du téléphone en euros
nnn
 années après son lancement. On a donc
u0=600u_0 = 600u0​=600
.
1.Calculer
u1u_1u1​
 et 
u2u_2u2​
. Interpréter les résultats.
2.Exprimer
un+1u_{n+1}un+1​
 en fonction de
unu_nun​
, pour tout entier naturel
nnn
, et en déduire la nature de la suite
(un)\left(u_n\right)(un​)
. Préciser sa raison et son premier terme.
3.Exprimer, pour tout entier
nnn
,
unu_nun​
 en fonction de
nnn
.
4.Recopier et compléter sur la copie la fonction Python ci-dessous pour qu’elle détermine le nombre minimum d’années nécessaires afin que le prix du téléphone dépasse 
1 0001\,0001000
 euros.
def nombreAnnees():n=0u=600while…:n=…u=…return n\begin{array}{|}\hline\texttt{def nombreAnnees():}\\\texttt{n=0}\\\texttt{u=600}\\\texttt{while}\ldots:\\\quad\texttt{n=}\ldots\\\quad\texttt{u=}\ldots\\\texttt{return n}\\\hline\end{array}def nombreAnnees():n=0u=600while…:n=…u=…return n​​
5.Quelle est la valeur de
nnn
 renvoyée par cette fonction Python ?

Augmentation de la température moyenne

En France métropolitaine,
201820182018
a été l'année la plus chaude d’après les relevés météorologiques. La température moyenne y a été de
14 ∘14\, ^\circ14∘
C ; elle a dépassé de
1,4 ∘1,4\, ^\circ1,4∘
C la normale de référence calculée sur la période
1981−20101981-20101981−2010
. (Source : site Météo France.)
1.Pour modéliser la situation, on considère l’année
201820182018
comme l’année zéro et on suppose que cette hausse moyenne de
1,4 ∘1,4\, ^\circ1,4∘
C par an se poursuit chaque année. Pour tout entier naturel
nnn
, on note alors
TnT_nTn​
 la température moyenne annuelle en France pour l’année
2018+n2018+n2018+n
.a.Quelle est la nature de la suite
(Tn)\left(T_n\right)(Tn​)
 ainsi définie ? On donnera son premier terme et sa raison.
    b.On considère qu’au-delà d’une température moyenne de
35 ∘35\, ^\circ35∘
C les corps ne se refroidissent pas et il devient insupportable pour les humains de continuer à habiter cette région que l’on qualifie alors d’inhabitable. Selon le modèle considéré, en quelle année la France deviendrait-elle inhabitable pour les humains ? Justifier.
2.À cause du réchauffement climatique, certaines régions risquent de connaître une baisse de
101010
 % par an des précipitations moyennes annuelles mesurées en millimètres (mm). Dans une région du nord de la France, les précipitations moyennes annuelles étaient de
673673673
 mm en
201820182018
. On considère l’année
201820182018
comme l’année zéro et on suppose que cette baisse de
101010
% par an se poursuit chaque année. Pour tout entier naturel
nnn
, on note
PnP_nPn​
 les précipitations annuelles moyennes en mm dans cette région pour l’année
2018+n2018+n2018+n
.a.Quelle est la nature de la suite
(Pn)\left(P_n\right)(Pn​)
 ainsi définie ? On donnera son premier terme et sa raison.b.Pour tout entier naturel
nnn
, exprimer
PnP_nPn​
 en fonction de
nnn
.c.On donne le programme Python suivant :
def precipitations(J):I=673n=0while I > J:I = 0.9*In = n+1return n+2018\begin{array}{}\texttt{def precipitations(J):}\\\quad\texttt{I=673}\\\quad\texttt{n=0}\\\quad\texttt{while I > J:}\\\qquad\texttt{I = 0.9*I}\\\qquad\texttt{n = n+1}\\\texttt{return n+2018}\\\end{array}def precipitations(J):I=673n=0while I > J:I = 0.9*In = n+1return n+2018​
L’exécution de precipitations(300) renvoie la valeur
202620262026
. Que représente cette valeur pour le problème posé ?

Une commande de flacons

Durant le mois de janvier
202020202020
, une entreprise produit
2 5002\,5002500
 flacons de parfum, ce qui correspond exactement au nombre de flacons commandés. Le propriétaire de l’entreprise décide d’augmenter chaque mois la production de
108108108
flacons et il espère que le nombre de flacons commandés augmentera chaque mois de
3,83,83,8
 %.
On considère la suite
(fn)(f_n)(fn​)
 où, pour tout entier naturel
nnn
,
fnf_nfn​
 modélise le nombre de flacons produits lors du mois de rang
nnn
 après janvier
202020202020
; ainsi
f0f_0f0​
 est le nombre de flacons produits en janvier
202020202020
,
f1f_1f1​
 le nombre de flacons produits en février
202020202020
, etc.
De la même manière, on considère la suite
(cn)(c_n)(cn​)
 où, pour tout entier naturel
nnn
,
cnc_ncn​
 modélise le nombre potentiel de flacons commandés lors du mois de de rang
nnn
 après janvier
202020202020
.
On a donc
f0=c0=2 500f_0 = c_0 = 2\, 500f0​=c0​=2500
.
1.Déterminer, en expliquant les calculs effectués, le nombre de flacons produits et le nombre potentiel de flacons commandés en février
202020202020
.
2.Déterminer la nature des suites
(fn)(f_n)(fn​)
 et
(cn)(c_n)(cn​)
.
3.Exprimer, pour tout entier
nnn
,
fnf_nfn​
 et
cnc_ncn​
 en fonction de
nnn
.
4.On admet que, selon ce modèle, au bout d’un certain nombre de mois le nombre potentiel de flacons commandés dépassera le nombre de flacons produits.
Reproduire et compléter sur la copie l’algorithme ci-contre, écrit en Python, afin qu’après son exécution la variable
n
contienne le nombre de mois à attendre après le mois de janvier 2020 pour que le nombre potentiel de flacons commandés dépasse le nombre de flacons produits.
n=0f=2500c=2500while…:n=…f=…c=…\begin{array}{}\texttt{n=0}\\\texttt{f=2500}\\\texttt{c=2500}\\\texttt{while}\ldots:\\\qquad\texttt{n=}\ldots\\\qquad\texttt{f=}\ldots\\\qquad\texttt{c=}\ldots\\\end{array}n=0f=2500c=2500while…:n=…f=…c=…​
5.De début janvier
202020202020
à fin décembre
202020202020
, la production globale dépassera-t-elle le nombre de commandes potentielles ? Expliquer la démarche.
On rappelle que :
    • Si
(un)(u_n)(un​)
 est une suite arithmétique de premier terme
u0u_0u0​
, alors, pour tout entier naturel
nnn
, 
u0+u1+⋯+un=(n+1)(u0+un)2u_0+ u_1+\dots+u_n=\dfrac{(n+1)(u_0+u_n)}{2}u0​+u1​+⋯+un​=2(n+1)(u0​+un​)​
.
    • Si
(vn)(v_n)(vn​)
 est une suite géométrique de raison
q≠1q\not= 1q=1
, alors, pour tout entier naturel
nnn
, 
v0+v1+⋯+vn=v01−qn+11−qv_0+v_1+\dots+v_n=v_0\dfrac{1-q^{n+1}}{1-q}v0​+v1​+⋯+vn​=v0​1−q1−qn+1​
.

Évolution des personnages dans un jeu vidéo

Un jeu vidéo fait évoluer un personnage sur un parcours semé d’obstacles. Au début du parcours, ce personnage est doté de
1 0001\,0001000
 pions noirs dans son sac et il n’a pas de pion blanc.
Le nombre de pions noirs diminue au cours du jeu. Le personnage gagne
101010
pions blancs par minute jouée. Chaque partie est chronométrée et dure
454545
 minutes. Au bout des
454545
minutes, la partie s’arrête et le joueur a gagné si le nombre de pions blancs gagnés est supérieur ou égal au nombre de pions noirs du sac.
1.Étude de l’évolution du nombre de pions blancs
On note
unu_nun​
 le nombre de pions blancs obtenus au bout de
nnn
 minutes de jeu.
Ainsi
u0=0u_0 = 0u0​=0
.
Déterminer la nature de la suite
(un)\left(u_n\right)(un​)
 et en déduire, pour tout entier
nnn
, l’expression de
unu_nun​
 en fonction de
nnn
.
2.Étude de l’évolution du nombre de pions noirs
Lucas estime que, au cours d’une partie, le nombre de ses pions noirs diminue de
222
 % par minute. Il voudrait savoir si cette évolution est suffisante pour gagner, ou s’il doit poursuivre son entraînement.
On note
vnv_nvn​
 le nombre de pions noirs restant à la
nnn
-ième minute.
Ainsi
v0=1 000v_0 = 1\,000v0​=1000
.
    a.Justifier que
v1=980v_1 = 980v1​=980
.b.Déterminer la nature de la suite
(vn)\left(v_n\right)(vn​)
 et en déduire, pour tout entier
nnn
, l’expression de
vnv_nvn​
 en fonction de
nnn
.
3.On a calculé les premiers termes des suites
(un)\left(u_n\right)(un​)
 et
(vn)\left(v_n\right)(vn​)
 à l’aide d’un tableur. La feuille de calcul est donnée ci-dessous. Les termes de la suite
(vn)\left(v_n\right)(vn​)
 ont été arrondis à l’unité.
Lucas peut-il gagner la partie ?

Quantité de déchets ménagers

Les résultats seront arrondis à l’unité.
La quantité (en kg) de déchets ménagers produite par habitant d’une ville de taille moyenne a été de
537537537
 kg en 2019 et la municipalité espère réduire ensuite cette production de
1,51,51,5
 % par an.
Pour tout entier naturel
nnn
, on note
dnd_ndn​
la quantité (en kg) de déchets ménagers produite par habitant de cette ville durant l’année
2019+n2019+n2019+n
, on a donc
d0=537d_0=537d0​=537
.
1.Montrer par un calcul que
d1=0,985×d0d_1=0,985\times d_0d1​=0,985×d0​
.
2.Pour tout entier naturel
nnn
, exprimer
dn+1d_{n+1}dn+1​
 en fonction de
dnd_ndn​
.
3.En déduire la nature de la suite
(dn)(d_n)(dn​)
 puis une expression de
dnd_ndn​
 en fonction de
nnn
.
4.On souhaite savoir à partir de quelle année la production moyenne de déchets produite par chaque habitant sera inférieure à celle enregistrée en
201920192019
au niveau national, à savoir 
513513513
 kg.
Pour cela, on considère l’algorithme suivant rédigé en langage Python.
1def anneˊe():2n = 03d = 5374While d > ⋯  :5n = n + 16d = ⋯7return (n)\begin{array}{}1\quad\texttt{def ann}\text{é}\texttt{e} () :\\2\quad\qquad\texttt{n = 0}\\3\quad\qquad\texttt{d = 537}\\4\quad\qquad\texttt{While d > }\cdots \; :\\5\qquad\qquad\quad\texttt{n = n + 1}\\6\qquad\qquad\quad\texttt{d = }\cdots\\7\quad\qquad\texttt{return (n)}\end{array}1def anneˊe():2n = 03d = 5374While d > ⋯:5n = n + 16d = ⋯7return (n)​
    a.Recopier et compléter l’algorithme afin de répondre au problème posé.
    b.À partir de quelle année la production moyenne de déchets produite par chaque habitant sera-t-elle inférieure à celle enregistrée en
201920192019
au niveau national ?

Concentration de médicament dans le sang

On administre à un patient un médicament par injection intraveineuse. La première injection est de
101010
 mL, puis toutes les heures on lui en injecte
111
 mL.
On étudie l’évolution de la quantité de médicament présente dans le sang en prenant le modèle suivant :
    • on estime que
202020
 % de la quantité de médicament présente dans le sang est éliminée chaque heure ;
    • pour tout entier naturel
nnn
, on note
UnU_nUn​
 la quantité de médicament en ml présente dans le sang au bout de
nnn
 heures.
Ainsi,
U0=10U_0=10U0​=10
.
1.Justifier que
U1=9U_1=9U1​=9
.
2.Montrer que, pour tout entier naturel
nnn
,
Un+1=0,8Un+1U_{n+1}=0,8 U_{n}+1Un+1​=0,8Un​+1
.
On donne ci-dessous la représentation graphique de la suite
(Un)\left(U_n\right)(Un​)
 :
3.Conjecturer la limite de la suite
(Un)(U_n)(Un​)
.
On considère l’algorithme suivant :
U←10N←0Tant que  U>5,1  faireU←0,8∗U+1N←N+1Fin du tant queAfficher  N\begin{array}{|}\hline U \leftarrow 10\\N\leftarrow 0\\\text{Tant que}\; U>5,1\; \text{faire}\\\quad U \leftarrow 0,8*U+1\\\quad N \leftarrow N+1\\\text{Fin du tant que}\\\text{Afficher}\;N\\\hline\end{array}U←10N←0Tant queU>5,1faireU←0,8∗U+1N←N+1Fin du tant queAfficherN​​
4.À quoi sert cet algorithme ?
5.À l’aide de l’extrait du tableau de valeurs de la suite
(Un)\left(U_n\right)(Un​)
 donné ci-dessous, donner la valeur de
NNN
 à l’issue de l’exécution de cet algorithme.

Refroidissement d'un four

Dans une usine, un four cuit des céramiques à la température de
1 0001\,0001000
∘^\circ∘
C.
À la fin de la cuisson, on éteint le four et commence alors la phase de refroidissement. Pour un nombre entier naturel
nnn
, on note
TnT_nTn​
 la température en degré Celsius du four au bout de
nnn
 heures écoulées à partir de l'instant où il a été éteint.
On a donc
T0=1 000T_0 = 1\,000T0​=1000
.
La température
TnT_nTn​
 est calculée grâce à l'algorithme suivant :
T←1 000Pour  i  allant de  1  aˋ  nT←0,82×T+3,6Fin pour\begin{array}{|}\hline T \leftarrow \texttt{1}\,\texttt{000}\\\text{Pour}\; i\; \text{allant de}\; 1\; \text{à}\; n \\\quad T \leftarrow 0{,}82 \times T + 3{,}6\\\text{Fin pour}\\\hline\end{array}T←1000Pouriallant de1aˋnT←0,82×T+3,6Fin pour​​
1.Quelle est la température du four après une heure de refroidissement ?
2.Exprimer
Tn+1T_{n+1}Tn+1​
 en fonction de
TnT_nTn​
. 
3.Déterminer la température du four arrondie à l'unité après
444
 heures de refroidissement.
4.La porte du four peut être ouverte sans risque pour les céramiques dès que sa température est inférieure à
70 ∘70\, ^\circ70∘
C. Afin de déterminer le nombre d'heures au bout duquel le four peut être ouvert sans risque, on définit une fonction « froid » en langage Python.
1def froid() :2T=  1 0003n=04while …5T= …6n=n+17return n\begin{array}{|}\hline 1\quad\texttt{def froid() :}\\2\qquad\texttt{T=}\; \texttt{1}\,\texttt{000}\\3\qquad\texttt{n=0}\\4\qquad\texttt{while }\ldots\\5\quad\qquad\texttt{T= }\dots\\6\quad\qquad\texttt{n=n+1}\\7\qquad\texttt{return n}\\\hline\end{array}1def froid() :2T=10003n=04while …5T= …6n=n+17return n​​
Recopier et compléter les instructions
444
 et
555
.
5.Déterminer le nombre d'heures au bout duquel le four peut être ouvert sans risque pour les céramiques.

Plante vivace

Aujourd'hui, les chardons (une plante vivace) ont envahi
300300300
m
2^22
des champs d'une région. Chaque semaine, la surface envahie augmente de
555
 % par le développement des racines, auquel s'ajoutent
151515
 m
2^22
 suite à la dissémination des graines.
Pour tout entier naturel
nnn
, on note
unu_nun​
 la surface envahie par les chardons, en m
2^22
, après
nnn
 semaines ; on a donc
u0=300u_0 = 300u0​=300
 m
2^22
.
1. a.Calculer
u1u_1u1​
 et
u2u_2u2​
.
    b.Montrer que la suite
(un)\left(u_n\right)(un​)
 ainsi définie n'est ni arithmétique ni géométrique.
On admet dans la suite de l'exercice que, pour tout entier naturel
nnn
, 
un+1=1,05un+15u_{n+1} = 1,05u_n + 15un+1​=1,05un​+15
.
2.On considère la suite
(vn)\left(v_n\right)(vn​)
, définie pour tout entier naturel
nnn
, par
vn=un+300v_n = u_n + 300vn​=un​+300
.a.Calculer
v0v_0v0​
, puis montrer que la suite
(vn)\left(v_n\right)(vn​)
 est géométrique de raison
q=1,05q = 1,05q=1,05
.b.Pour tout entier naturel
nnn
, exprimer
vnv_nvn​
 en fonction de
nnn
, puis montrer que
un=600×1,05n−300u_n = 600 \times 1,05^n - 300un​=600×1,05n−300
.
3.Est-il correct d'affirmer que la surface envahie par les chardons aura doublé au bout de
888
 semaines ? Justifier la réponse.

Visionnages d'une série

Un service de vidéos à la demande réfléchit au lancement d'une nouvelle série mise en ligne chaque semaine et qui aurait comme sujet le quotidien de jeunes gens favorisés.
Le nombre de visionnages estimé la première semaine est de
120 000120\,000120000
. Ce nombre augmenterait ensuite de
222
 % chaque semaine.
Les dirigeants souhaiteraient obtenir au moins
400 000400\,000400000
 visionnages par semaine.
On modélise cette situation par une suite
(un)\left(u_n\right)(un​)
 où
unu_nun​
 représente le nombre de visionnages
nnn
 semaines après le début de la diffusion. On a donc
u0=120 000u_0 = 120\,000u0​=120000
.
1.Calculer le nombre
u1u_1u1​
 de visionnages une semaine après le début de la diffusion.
2.Justifier que, pour tout entier naturel
nnn
, 
un=120 000×1,02nu_n = 120\,000 \times 1,02^nun​=120000×1,02n
.
3.À partir de combien de semaines le nombre de visionnages hebdomadaire sera-t-il supérieur à
150 000150\,000150000
 ?
4.Voici un algorithme écrit en langage Python :
def seuil():u = 120000 n = 0while u < 400000:n = n+1u = 1.02*ureturn n\begin{array}{}\texttt{def seuil():}\\\quad\texttt{u = 120000 }\\\quad\texttt{n = 0}\\\quad\texttt{while u < 400000:}\\\qquad\texttt{n = n+1}\\\qquad\texttt{u = 1.02*u}\\\quad\texttt{return n}\end{array}def seuil():u = 120000 n = 0while u < 400000:n = n+1u = 1.02*ureturn n​
Déterminer la valeur affichée par cet algorithme et interpréter le résultat précédent dans le contexte de l'exercice.
5.On pose pour tout entier naturel
nnn
 :
Sn=u0+…+unS_n = u_0 + \ldots + u_nSn​=u0​+…+un​
. Montrer que l'on a 
Sn=6 000 000×(1,02n+1−1)S_n = 6\,000\,000 \times \left(1,02^{n+1} - 1\right)Sn​=6000000×(1,02n+1−1)
. En déduire le nombre total de visionnages au bout de
525252
 semaines (arrondir à l'unité).

Affirmation à confirmer ou non

On considère les deux suites suivantes :
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;•&nbsp;la suite
(un)\left(u_n\right)(un​)
 définie pour tout entier
nnn
 par : 
un=8n−4n+1u_n = \dfrac{8n-4}{n+1}un​=n+18n−4​
 ;
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;•&nbsp;la suite
(vn)\left(v_n\right)(vn​)
 définie par
v0=0v_0 = 0v0​=0
 et
vn+1=0,5vn+3,5v_{n+1} = 0,5v_n +3,5vn+1​=0,5vn​+3,5
 pour tout entier
nnn
.
1.Calculer les termes d'indice
333
 des suites
(un)\left(u_n\right)(un​)
 et
(vn)\left(v_n\right)(vn​)
.
2.On s'intéresse aux variations de la suite
(un)\left(u_n\right)(un​)
.
Pour cela, on considère la fonction
fff
 définie sur
[0;+∞[[0;+ \infty[[0;+∞[
 par 
f(x)=8x−4x+1f(x) = \dfrac{8x- 4}{x + 1}f(x)=x+18x−4​
    a.Démontrer que la fonction
fff
 est croissante sur
[0;+∞[[0;+ \infty[[0;+∞[
.
b.En déduire la monotonie de la suite
(un)\left(u_n\right)(un​)
.
3.On considère l'affirmation suivante : pour tout entier
nnn
, 
un<vnu_n < v_nun​<vn​
.
Camille pense que cette affirmation est vraie alors que Dominique pense le contraire. Pour les départager, on réalise le programme suivant écrit en langage Python :
def algo() :n = 0 u = -4v = 0while u < v:n = n+1u = (8*n - 4)/(n + 1)v = 0,5*v + 3,5return(n)\begin{array}{|}\hline\texttt{def algo() :}\\\texttt{n = 0 }\\\texttt{u = -4}\\\texttt{v = 0}\\\texttt{while u < v:}\\\quad\texttt{n = n+1} \\\quad\texttt{u = (8*n - 4)/(n + 1)} \\\quad\texttt{v = 0,5*v + 3,5}\\\texttt{return(n)}\\\hline\end{array}def algo() :n = 0 u = -4v = 0while u < v:n = n+1u = (8*n - 4)/(n + 1)v = 0,5*v + 3,5return(n)​​
Le programme renvoie la valeur
111111
. Qui de Camille ou Dominique a raison ? Expliquer.

Suite auxiliaire

Soit la suite
(un)\left(u_n\right)(un​)
 de premier terme
u0=400u_0= 400u0​=400
 vérifiant la relation, pour tout entier naturel
nnn
, 
un+1=0,9un+60u_{n+1} = 0,9u_n +60un+1​=0,9un​+60
.
Soit la suite géométrique
(vn)\left(v_n\right)(vn​)
 de premier terme
v0=−200v_0= - 200v0​=−200
 et de raison
0,90,90,9
.
1.Calculer
u2u_2u2​
 et
v2v_2v2​
.
2.Calculer la somme des
202020
 premiers termes de la suite
(vn)\left(v_n\right)(vn​)
.
3. La suite
(un)\left(u_n\right)(un​)
 est-elle arithmétique ? La suite
(un)\left(u_n\right)(un​)
 est-elle géométrique ?
4. Recopier et compléter la fonction suite suivante écrite en Python qui permet de calculer la somme
SSS
 des
202020
 premiers termes de la suite
(un)\left(u_n\right)(un​)
.
def Suite () :U = 400 S = 0for i in range (20):S = ………………U = ………………return (...)\begin{array}{|}\hline\texttt{def Suite () :}\\\quad\texttt{U = 400 }\\\quad\texttt{S = 0}\\\quad\texttt{for i in range (20):}\\\qquad\texttt{S = }\dots \dots\dots\dots\dots\dots \\\qquad\texttt{U = }\dots \dots\dots\dots\dots\dots \\\texttt{return (...)}\\\hline\end{array}def Suite () :U = 400 S = 0for i in range (20):S = ………………U = ………………return (...)​​
5.On admet que
un=vn+600u_n= v_n + 600un​=vn​+600
. En déduire
u20u_{20}u20​
.

Problème de seuil

On considère la suite
(un)\left(u_n\right)(un​)
définie pour tout entier naturel
nnn
 par
un=n+2n+1u_n = \dfrac{n+2}{n+1}un​=n+1n+2​
.
1.Calculer
u0, u1, u2 puis u99u_0,\, u_1,\,u_2 \ \text{puis} \ u_{99}u0​,u1​,u2​ puis u99​
.
2. a.Exprimer, pour tout entier naturel
nnn
,
un−1u_n - 1un​−1
 en fonction de
nnn
.
    b.Montrer que, pour tout entier naturel
nnn
, on a 
un+1−un=−1(n+1)(n+2)u_{n+1} - u_n = \dfrac{- 1}{(n+1)(n+2)}un+1​−un​=(n+1)(n+2)−1​
.c.En déduire le sens de variation de la suite
(un)\left(u_n\right)(un​)
.
3.Soit
aaa
 un nombre réel dans l'intervalle
]1 ; 2]]1 ~;~2]]1 ; 2]
.
Recopier et compléter sur la copie le programme Python suivant pour qu'il permette de déterminer le plus petit entier naturel
nnn
 tel que
un⩽au_n \leqslant aun​⩽a
, où
aaa
 est un nombre de l'intervalle
]1 ; 2]]1~;~2]]1 ; 2]
.
Def seuil (a) :n = 0 while (n+2) / (n+1) ... a :n = …return …\begin{array}{}\texttt{Def seuil (a) :}\\\quad\texttt{n = 0 }\\\quad\texttt{while (n+2) / (n+1) ... a :}\\\qquad\texttt{n = }\ldots\\\quad\texttt{return }\ldots \\\end{array}Def seuil (a) :n = 0 while (n+2) / (n+1) ... a :n = …return …​

Ventes de voitures

Partie A
(un)\left(u_n\right)(un​)
 est une suite géométrique de premier terme
u0=25 000u_0 = 25\,000u0​=25000
 et de raison
0,940,940,94
.
(vn)\left(v_n\right)(vn​)
 est une suite définie par :
vn=50(104+25n)v_n = 50(104 + 25n)vn​=50(104+25n)
 pour tout entier naturel
nnn
.
1.Déterminer une forme explicite de la suite
(un)\left(u_n\right)(un​)
.
2.Calculer la somme des sept premiers termes de la suite
(un)\left(u_n\right)(un​)
.
3.Comparer les termes
u0u_0u0​
 et
v0v_0v0​
 puis
u20u_{20}u20​
 et
v20v_{20}v20​
.
4.Déterminer le plus petit entier naturel
nnn
 tel que
un<vnu_n < v_nun​<vn​
.
Partie B
Un concessionnaire de voitures propose des voitures équipées d'un moteur diesel ou d'un moteur essence.
Durant sa première année d'existence en 1995, il a vendu
25 00025\, 00025000
 véhicules avec un moteur diesel et
5 2005\,2005200
 véhicules avec un moteur essence.
Ses ventes de voitures avec un moteur diesel ont diminué de
666
% chaque année, alors que ses ventes de voitures avec un moteur essence ont augmenté de
1 2501\,2501250
 unités tous les ans.
En quelle année les ventes de voitures avec un moteur essence ont elles dépassé les ventes de voitures avec un moteur diesel ?

Carrelage hexagonal

Un artisan commence la pose d'un carrelage dans une grande pièce. Le carrelage choisi a une forme hexagonale.
L'artisan pose un premier carreau au centre de la pièce puis procède en étapes successives de la façon suivante :
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;•&nbsp;à l'étape 1, il entoure le carreau central à l'aide de
666
 carreaux et obtient une première forme ;
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;•&nbsp;à l'étape 2 et aux étapes suivantes, il continue ainsi la pose en entourant de carreaux la forme précédemment construite.
On note
unu_nun​
 le nombre de carreaux ajoutés par l'artisan pour faire la
nnn
-ième étape (
n⩾1n \geqslant 1n⩾1
).
Ainsi
u1=6u_1 = 6u1​=6
 et
u2=12u_2 = 12u2​=12
.
1.Quelle est la valeur de
u3u_3u3​
 ?
2.On admet que la suite
(un)\left(u_n\right)(un​)
 est arithmétique de raison
666
. Exprimer
unu_nun​
 en fonction de
nnn
.
3.Combien l'artisan a-t-il ajouté de carreaux pour faire l'étape
555
 ? Combien a-t-il alors posé de carreaux au total lorsqu'il termine l'étape
555
 (en comptant le carreau central initial) ?
4.On pose
Sn=u1+u2+…+unS_n = u_1 + u_2 + \ldots + u_nSn​=u1​+u2​+…+un​
. Montrer que
Sn=6(1+2+3+…+n)S_n = 6(1 + 2 + 3 + \ldots + n)Sn​=6(1+2+3+…+n)
 puis que
Sn=3n2+3nS_n = 3n^2 + 3nSn​=3n2+3n
.
5.Si on compte le premier carreau central, le nombre total de carreaux posés par l'artisan depuis le début, lorsqu'il termine la
nnn
-ième étape, est donc
3n2+3n+13n^2 + 3n + 13n2+3n+1
.
À la fin de sa semaine, l'artisan termine la pose du carrelage en collant son
2 977e2\,977^\text{e}2977e
 carreau. Combien a-t-il fait d'étapes ?

Ventes de journaux

Lors du lancement d'un hebdomadaire,
1 2001\, 2001200
 exemplaires ont été vendus. Une étude de marché prévoit une progression des ventes de
222
 % chaque semaine.
On modélise le nombre d'hebdomadaires vendus par une suite
(un)\left(u_n\right)(un​)
 où
unu_nun​
 représente le nombre de journaux vendus durant la
nnn
-ième semaine après le début de l'opération.
On a donc
u0=1 200u_0 = 1\, 200u0​=1200
.
1.Calculer le nombre
u2u_2u2​
. Interpréter ce résultat dans le contexte de l'exercice.
2.Écrire, pour tout entier naturel
nnn
, l'expression de
unu_nun​
 en fonction de
nnn
.
3.Voici un programme rédigé en langage Python :
def suite () :u = 1200 S = 1200n=0while a < 30000 :n = n+1u = u*1,02S=S+ureturn(n)\begin{array}{|}\hline\texttt{def suite () :}\\\quad\texttt{u = 1200 }\\\quad\texttt{S = 1200}\\\quad\texttt{n=0}\\\quad\texttt{while a < 30000 } : \\\qquad\texttt{n = n+1}\\\qquad\texttt{u = u*1,02}\\\qquad\texttt{S=S+u}\\\quad\texttt{return(n)}\\\hline\end{array}def suite () :u = 1200 S = 1200n=0while a < 30000 :n = n+1u = u*1,02S=S+ureturn(n)​​
Le programme retourne la valeur
202020
.
Interpréter ce résultat dans le contexte de l'exercice.
4.Déterminer le nombre total d'hebdomadaires vendus au bout d'un an.

Comparaison d'évolutions de populations

La population d'une ville A augmente chaque année de 2 %. La ville A avait 4 600 habitants en 2010.
La population d'une ville B augmente de 110 habitants par année. La ville B avait 5 100 habitants en 2010.
Pour tout entier naturel
n
, on note
u_n
 le nombre d'habitants de la ville A et 
v_n
le nombre d'habitants de la ville B à la fin de l'année 2010 +
n
.
1.Calculer le nombre d'habitants de la ville A et le nombre d'habitants de la ville B à la fin de l'année 2011.
2.Quelle est la nature des suites 
(u_n)
et
(v_n)
?
3.Donner l'expression de 
(u_n)
en fonction de 
n
, pour tout entier naturel 
n
 et calculer le nombre d'habitants de la ville A en 2020.
4.Donner l'expression de
(v_n)
 en fonction de 
n
, pour tout entier naturel 
n
 et calculer le nombre d'habitants de la ville B en 2020.
5.Reproduire et compléter sur la copie l'algorithme ci-dessous qui permet de déterminer au bout de combien d'années la population de la ville A dépasse celle de la ville B.

Échiquier et graines de riz

Une ancienne légende raconte que le jeu d'échecs a été inventé par un vieux sage. Son roi voulut le remercier en lui accordant n'importe quel cadeau en récompense. Le vieux sage demanda qu'on lui fournisse un peu de riz pour ses vieux jours, et plus précisément qu'on place : un grain de riz sur la première case du jeu qu'il venait d'inventer, puis deux grains sur la case suivante, puis quatre grains de riz sur la troisième case, et ainsi de suite, en doublant le nombre de grain de riz entre une case et la suivante, et ce jusqu'à la 64e case (puisqu'un plateau de jeu d'échecs comporte 64 cases).
On note 
u1u_1u1​
 le nombre de grains de riz présents sur la première case, 
u2u_2u2​
 le nombre de grains de riz sur la deuxième case et ainsi de suite jusqu'à la 64e case.
1.Déterminer 
u1;u2;u3;u4u_1; u_2 ; u_3 ; u_4u1​;u2​;u3​;u4​
 et 
u5u_5u5​
.
2.Exprimer, pour tout entier naturel 
nnn
 non nul, 
un+1u_{n+1}un+1​
 en fonction de 
unu_nun​
.
3.En déduire la nature de la suite 
(un)(u_n)(un​)
 et en préciser les éléments caractéristiques.Exprimer, pour tout entier naturel 
nnn
 non nul, 
unu_{n}un​
 en fonction de 
nnn
.
4.Calculer le nombre de grains de riz qu'il faut sur l'échiquier pour satisfaire le sage.
5.On veut écrire une fonction en langage Python qui déterminer à partir de quelle case le vieux sage disposera de 
RRR
 grains de riz.
Une ébauche de cette fonction est donnée ci-dessous. Recopier et compléter cette fonction afin qu'elle renvoie le résultat désiré.
\begin{array}{|}\hline\texttt{def nb_cases}\, \textbf{(R) :}\\\quad\textbf{case = }\texttt{1}\\\quad\textbf{u = }\texttt{1}\\\quad\textbf{somme = u}\\\quad\texttt{while }\textbf{somme } \ldots\ldots\; : \\\qquad\textbf{u = } \ldots\\\qquad\textbf{somme =}\ldots\\\qquad\textbf{case = case}\; \texttt{+ 1}\\\quad\texttt{return}\, \textbf{case}\\\hline\end{array}

Préparation au marathon

Bob s'est fixé un objectif : participer à un marathon qui aura lieu très bientôt dans sa ville. Pour cela, il désire programmer sa préparation au marathon de la manière suivante : 
  • lors du premier entraînement, il décide de courir 20 km ;
  • il augmente ensuite, à chaque entraînement, la distance à courir de 5 %.
On peut modéliser la distance parcourue lors de ses entraînements par une suite 
(dn)(d_n)(dn​)
, où, pour tout entier naturel 
nnn
 non nul, le nombre 
dnd_ndn​
 désigne la distance à courir en kilomètre, lors de son 
nnn
-ième entraînement. On a ainsi 
d1=20d_1=20d1​=20
.
1.Calculer 
d2d_2d2​
 puis vérifier que 
d3=22,05d_3=22,05d3​=22,05
.
2.Pour tout entier naturel 
nnn
 non nul, exprimer 
dn+1d_{n+1}dn+1​
 en fonction de 
dnd_ndn​
.
3.Justifier que, pour tout entier naturel non nul, 
dn=20×1,05n−1d_n=20 \times 1,05^{n-1}dn​=20×1,05n−1
.
4.Quelle distance, arrondie à 1 m près, va courir Bob à son 
10e10^e10e
 entraînement ? 
5.La distance à courir d'un marathon est de 42,195 km. Bob estime qu'il sera prêt pour la course, s'il parvient à courir au moins 43 km lors d'un de ses entraînements.
Recopier et compléter le script Python ci-dessous dont la valeur de 
nnn
, après exécution de ce script, est le nombre minimal d'entraînements permettant à Bob d'être prêt pour le marathon.