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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 100 individus. Elle modélise la situation par la suite (un) telle que un représente le nombre d'individus au 1er mars (2025+n). Au 1er mars 2025, la population compte 2500 individus.
Question 1
Donner u0 à partir des données de l'exercice.
Correction
un représente le nombre d'individus au 1er mars (2025+n). Pour n=0 : u0 représente le nombre d'individus au 1er mars (2025+0), c'est-à-dire au 1er mars 2025. Or, au 1er mars 2025, la population compte 2500 individus. Ainsi :
u0=2500
Question 2
Selon ce modèle, calculer le nombre d'individus au 1er mars 2026.
Correction
un représente le nombre d'individus au 1er mars (2025+n). 2026=2025+1 . Il nous faut donc calculer u1. La population diminue chaque année de 100 individus. Il vient alors que : u1=u0−100 u1=2500−100 Ainsi :
u1=2400
Selon ce modèle, au 1er mars 2026, la population compterait 2400 individus.
Question 3
Exprimer un+1 en fonction de un pour tout entier naturel n.
Correction
un est le nombre d'individus au 1er mars (2025+n) et un+1 celui de l'année suivante, au 1er mars (2025+n+1). La population diminue chaque année de 100 individus : on obtient un+1 en retirant 100 à un.
Ainsi, pour tout entier naturel n :
un+1=un−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 icir=−100 .
Soit (un) une suite arithmétique.
L'expression de un+1 en fonction de un est donnée par la relation de récurrence : un+1=un+r où r est la raison de la suite arithmétique.
D'après la question 3, pour tout entier naturel n : un+1=un−100, que l'on peut écrire un+1=un+(−100). Il en résulte que :
La suite (un) est une suite arithmétique de raison r=−100 et de premier terme u0=2500.
Question 5
Donner l'expression du terme général de la suite (un) en fonction de n.
Correction
Soit (un) une suite arithmétique. L'expression de un en fonction de n est :
un=u0+n×r : lorsque le premier terme vaut u0 .
un=u1+(n−1)×r : lorsque le premier terme vaut u1 .
un=up+(n−p)×r : formule avec un premier terme up quelconque .
Dans notre cas, le premier terme ici vaut u0=2500 et la raison r=−100. Il en résulte donc que : un=2500+n×(−100)
Autrement dit :
un=2500−100n
Vérification : pour n=1, on trouve u1=2500−100×1=2400 : on retrouve bien le résultat de la question 2.
Question 6
Justifier le sens de variation de la suite (un).
Correction
Soit une suite (un) arithmétique de raison r alors :
Si r<0 alors la suite (un) est strictement décroissante.
Si r>0 alors la suite (un) est strictement croissante.
Si r=0 alors la suite (un) est constante.
D'après la question 4, la suite (un) est arithmétique de raison r=−100. Ainsi r=−100<0 donc :
La suite (un) est strictement décroissante.
Dans le contexte : selon ce modèle, le nombre d'individus diminue chaque année.
Autre méthode : pour tout entier naturel n, un+1−un=−100 et −100<0, donc un+1<un : la suite (un) 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 1250 ?
Correction
Dans cette situation, nous souhaitons savoir à partir de quelle année le nombre d'individus sera inférieur à 1250. Pour répondre à cette question, il nous faut résoudre une inéquation : un<1250 D'après la question 5, un=2500−100n. Il vient alors : 2500−100n<1250 −100n<1250−2500 −100n<−1250 n>−100−1250(on divise par −100 qui est négatif : on change le sens de l'inégalité) n>12,5 Comme n est un entier naturel, le plus petit entier qui convient est n=13. Vérification :u12=2500−100×12=1300 et u13=2500−100×13=1200.
Or un représente le nombre d'individus au 1er mars (2025+n). D'où 2025+13=2038 .
Selon ce modèle, le nombre d'individus sera inférieur à 1250 à partir du 1er mars 2038.
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