Antilles-Guyane – 11 septembre 2026 - Exercice 1

30 min
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Une zoologiste étudie l'évolution de la population d'une espèce animale dans un secteur géographique délimité. Elle a estimé que cette population diminue chaque année de 100100 individus. Elle modélise la situation par la suite (un)\left(u_n\right) telle que unu_n représente le nombre d'individus au 1er mars (2025+n)\left(2025+n\right).
Au 1er mars 20252025, la population compte 2  5002\;500 individus.
Question 1

Donner u0u_0 à partir des données de l'exercice.

Correction
unu_{\red{n}} représente le nombre d'individus au 1er mars (2025+n)\left(2025+\red{n}\right).
Pour n=0\red{n=0} : u0u_{\red{0}} représente le nombre d'individus au 1er mars (2025+0)\left(2025+\red{0}\right), c'est-à-dire au 1er mars 20252025.
Or, au 1er mars 20252025, la population compte 2  5002\;500 individus.
Ainsi :
u0=2  500u_0=2\;500
Question 2

Selon ce modèle, calculer le nombre d'individus au 1er mars 20262026.

Correction
unu_{\red{n}} représente le nombre d'individus au 1er mars (2025+n)\left(2025+\red{n}\right).
2026=2025+12026=2025+\red{1} . Il nous faut donc calculer u1u_{\red{1}}.
La population diminue chaque année de 100100 individus. Il vient alors que :
u1=u0−100u_1=u_0-100
u1=2  500−100u_1=2\;500-100
Ainsi :
u1=2  400u_1=2\;400
Selon ce modèle, au 1er mars 20262026, la population compterait 2  4002\;400 individus.
Question 3

Exprimer un+1u_{n+1} en fonction de unu_n pour tout entier naturel nn.

Correction
unu_n est le nombre d'individus au 1er mars (2025+n)\left(2025+n\right) et un+1u_{n+1} celui de l'année suivante, au 1er mars (2025+n+1)\left(2025+n+1\right).
La population diminue chaque année de 100100 individus : on obtient un+1u_{n+1} en retirant 100100 à unu_n.
Ainsi, pour tout entier naturel nn :
un+1=un−100u_{n+1}=u_n-100
Question 4

Quelle est la nature de cette suite ? On précisera sa raison.

Correction
Chaque terme se déduit du précédent en ajoutant une constante qui correspond à la raison ici r=−100{\color{blue}{r=-100}} .
Soit (un)\left(u_{n} \right) une suite arithmétique.
  • L'expression de un+1u_{n+1} en fonction de unu_{n} est donnée par la relation de récurrence : un+1=un+ru_{n+1} =u_{n}+r où rr est la raison{\color{blue}\text{raison}} de la suite arithmétique.
  • D'après la question 3, pour tout entier naturel nn : un+1=un−100u_{n+1}=u_n-100, que l'on peut écrire un+1=un+(−100)u_{n+1}=u_n+\left(-100\right).
    Il en résulte que :
    La suite (un)\left(u_n\right) est une suite arithmétique de raison r=−100r=-100 et de premier terme u0=2  500u_0=2\;500.
    Question 5

    Donner l'expression du terme général de la suite (un)\left(u_n\right) en fonction de nn.

    Correction
    Soit (un)\left(u_{n} \right) une suite arithmétique. L'expression de unu_{n} en fonction de nn est :
  • un=u0+n×ru_{n} =u_{0} +n\times r : lorsque le premier terme vaut u0u_{0} .
  • un=u1+(n−1)×ru_{n} =u_{1} +\left(n-1\right)\times r : lorsque le premier terme vaut u1u_{1} .
  • un=up+(n−p)×ru_{n} =u_{p} +\left(n-p\right)\times r : formule avec un premier terme upu_{p} quelconque .
  • Dans notre cas, le premier terme ici vaut u0=2  500u_0=2\;500 et la raison r=−100r=-100.
    Il en résulte donc que : un=2  500+n×(−100)u_{n} =2\;500 +n\times\left(-100\right)
    Autrement dit :
    un=2  500−100nu_{n} =2\;500-100n
    Vérification : pour n=1n=1, on trouve u1=2  500−100×1=2  400u_1=2\;500-100\times 1=2\;400 : on retrouve bien le résultat de la question 2.
    Question 6

    Justifier le sens de variation de la suite (un)\left(u_n\right).

    Correction
    Soit une suite (un)\left(u_{n}\right) arithmétique de raison rr alors :
    • Si r<0r\lt 0 alors la suite (un)\left(u_{n}\right) est strictement décroissante.
    • Si r>0r\gt 0 alors la suite (un)\left(u_{n}\right) est strictement croissante.
    • Si r=0r=0 alors la suite (un)\left(u_{n}\right) est constante.
    D'après la question 4, la suite (un)\left(u_{n}\right) est arithmétique de raison r=−100r=-100.
    Ainsi r=−100<0r=-100\lt 0 donc :
    La suite (un)\left(u_{n}\right) est strictement décroissante.

    Dans le contexte : selon ce modèle, le nombre d'individus diminue chaque année.
    Autre méthode : pour tout entier naturel nn, un+1−un=−100u_{n+1}-u_n=-100 et −100<0-100\lt 0, donc un+1<unu_{n+1}\lt u_n : la suite (un)\left(u_{n}\right) est strictement décroissante.
    Question 7

    Selon ce modèle, à partir du 1er mars de quelle année le nombre d'individus sera-t-il inférieur à 1  2501\;250 ?

    Correction
    Dans cette situation, nous souhaitons savoir à partir de quelle année le nombre d'individus sera inférieur à 1  2501\;250.
    Pour répondre à cette question, il nous faut résoudre une inéquation : un<1  250u_n\lt 1\;250
    D'après la question 5, un=2  500−100nu_n=2\;500-100n. Il vient alors :
    2  500−100n<1  2502\;500-100n\lt 1\;250
    −100n<1  250−2  500-100n\lt 1\;250-2\;500
    −100n<−1  250-100n\lt -1\;250
    n>−1  250−100n\gt \dfrac{-1\;250}{-100} (on divise par −100-100 qui est négatif : on change le sens de l'inégalité)
    n>12,5n\gt 12{,}5
    Comme nn est un entier naturel, le plus petit entier qui convient est n=13\red{n=13}.
    Vérification : u12=2  500−100×12=1  300u_{12}=2\;500-100\times 12=1\;300 et u13=2  500−100×13=1  200u_{13}=2\;500-100\times 13=1\;200.
    Or unu_{\red{n}} représente le nombre d'individus au 1er mars (2025+n)\left(2025+\red{n}\right).
    D'où 2025+13=20382025+\red{13}=2038 .
    Selon ce modèle, le nombre d'individus sera inférieur à 1  2501\;250 à partir du 1er mars 20382038.

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