Sujet Polynésie – 4 septembre 2026 - Exercice 1

30 min
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Les activités d'une association sont financées grâce à des donateurs.
On réalise une estimation du nombre de donateurs de la manière suivante.
Chaque année,
  • 80%80\% des donateurs de l'année précédente renouvellent leur don ;
  • 300300 nouveaux donateurs effectuent un don.
En 20252025, l'association comptait 1 0001\,000 donateurs.
Pour tout entier naturel nn, on modélise par unu_n le nombre de donateurs pour l'année 2025+n2025+n.
Ainsi, on a u0=1 000u_0=1\,000.
Question 1
Partie A

Déterminer le nombre de donateurs prévu en 20262026.

Correction
80%80\% des donateurs de l'année précédente renouvellent leur don : on multiplie donc par le coefficient multiplicateur 80100=0,8\dfrac{80}{100}=0{,}8, puis on ajoute les 300300 nouveaux donateurs.
Il en résulte donc que : u1=0,8×u0+300=0,8×1 000+300=800+300u_{1}=0{,}8\times u_{0}+300=0{,}8\times 1\,000+300=800+300
D'où :
u1=1 100u_{1}=1\,100

En 20262026, l'association devrait compter 1 1001\,100 donateurs.
Question 2

Justifier que pour tout entier naturel nn, on a : un+1=0,8un+300u_{n+1}=0{,}8u_n+300.

Correction
Soit nn un entier naturel. L'année 2025+n+12025+n+1, les donateurs sont :
  • les donateurs de l'année 2025+n2025+n qui renouvellent leur don : il y en a 80%80\% de unu_{n}, soit 0,8un0{,}8u_{n} ;
  • les 300300 nouveaux donateurs.
Ainsi :
un+1=0,8un+300u_{n+1}=0{,}8u_{n}+300
Question 3

On donne u5≈1 336u_5\approx 1\,336. Que représente cette valeur dans le contexte de l'exercice ?

Correction
u5u_{5} est le nombre de donateurs de l'année 2025+5=20302025+5=2030.
Ainsi :
Selon ce modèle, l'association compterait environ 1 3361\,336 donateurs en 20302030.
Question 4

On considère la suite d'instructions Python ci-dessous :
À la fin de l'exécution de ce script, la variable i contient la valeur 88.
Comment peut-on l'interpréter dans le cadre de l'exercice ?

Correction
La variable u contient le nombre de donateurs et la variable i le rang de l'année : à chaque passage dans la boucle, on calcule le nombre de donateurs de l'année suivante (ui+1=0,8ui+300u_{i+1}=0{,}8u_{i}+300) et on augmente i de 11.
La boucle continue tant que u⩽1 400u\leqslant 1\,400 ; elle s'arrête dès que le nombre de donateurs dépasse strictement 1 4001\,400. Le tableau ci-dessous détaille toutes les étapes :
La boucle s'arrête pour i=8i=8 : u7⩽1 400u_{7}\leqslant 1\,400 et u8>1 400u_{8}\gt 1\,400. Or 2025+8=20332025+8=2033.
Ainsi :
C'est en 20332033 que le nombre de donateurs dépassera 1 4001\,400 pour la première fois.
Question 5
Partie B
On considère la suite (vn)(v_n) définie sur N\mathbb{N} par vn=un−1 500v_n=u_n-1\,500.
Aide au calcul : 1 2000,8=1 500\dfrac{1\,200}{0{,}8}=1\,500 ; 0,8×1 500=1 2000{,}8\times 1\,500=1\,200

Démontrer que (vn)(v_n) est une suite géométrique.
Préciser sa raison et son premier terme.

Correction
Soit (un)\left(u_{n} \right) une suite géométrique.
  • L'expression de un+1u_{n+1} en fonction de unu_{n} est donnée par la relation de récurrence : un+1=un×qu_{n+1} =u_{n}\times q où qq est la raison{\color{blue}\text{raison}} de la suite géométrique.
  • Soit nn un entier naturel. Exprimons vn+1v_{n+1} en fonction de vnv_{n}.
    vn+1=un+1−1 500v_{n+1}=u_{n+1}-1\,500 équivaut successivement à :
    vn+1=0,8un+300−1 500v_{n+1}=0{,}8u_{n}+300-1\,500
    vn+1=0,8un−1 200v_{n+1}=0{,}8u_{n}-1\,200
    vn+1=0,8un−0,8×1 500v_{n+1}=0{,}8u_{n}-0{,}8\times 1\,500 (car 0,8×1 500=1 2000{,}8\times 1\,500=1\,200)
    vn+1=0,8(un−1 500)v_{n+1}=0{,}8\left(u_{n}-1\,500\right)
    D'où :
    vn+1=0,8×vnv_{n+1}=0{,}8\times v_{n}

    De plus : v0=u0−1 500=1 000−1 500=−500v_{0}=u_{0}-1\,500=1\,000-1\,500=-500.
    Il en résulte donc que la suite (vn)\left(v_{n}\right) est geˊomeˊtrique{\color{blue}\text{géométrique}} de raison q=0,8q=0{,}8 et de premier terme v0=−500v_{0}=-500.
    Question 6

    Exprimer vnv_n en fonction de nn.

    Correction
    Soit (un)\left(u_{n} \right) une suite géométrique. L'expression de unu_{n} en fonction de nn est :
  • un=u0×qnu_{n} =u_{0}\times q^{n} : lorsque le premier terme vaut u0u_{0} .
  • un=u1×qn−1u_{n} =u_{1}\times q^{n-1} : lorsque le premier terme vaut u1u_{1} .
  • un=up×qn−pu_{n} =u_{p}\times q^{n-p}: formule avec un premier terme upu_{p} quelconque .
  • Dans notre cas, le premier terme ici vaut v0=−500v_{0}=-500 et la raison vaut q=0,8q=0{,}8.
    Il en résulte donc que :
    vn=−500×0,8nv_{n}=-500\times 0{,}8^{n}
    Question 7

    En déduire, pour tout entier naturel nn, que : un=1 500−500×0,8nu_n=1\,500-500\times 0{,}8^n.

    Correction
    Pour tout entier naturel nn, vn=un−1 500v_{n}=u_{n}-1\,500, donc un=vn+1 500u_{n}=v_{n}+1\,500.
    Il en résulte donc que :
    un=−500×0,8n+1 500u_{n}=-500\times 0{,}8^{n}+1\,500
    D'où :
    un=1 500−500×0,8nu_{n}=1\,500-500\times 0{,}8^{n}
    Remarque : comme 500×0,8n>0500\times 0{,}8^{n}\gt 0, on a toujours un<1 500u_{n}\lt 1\,500 ; et comme 0,8n0{,}8^{n} devient de plus en plus petit, le nombre de donateurs se rapproche de 1 5001\,500 sans jamais l'atteindre.

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