Les suites numériques

Exercice 3 - Exercice 1

1 min
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Cet exercice est un questionnaire à choix multiples.
Pour chaque question posée, une seule des réponses proposées est exacte.
On demande bien sûr de justifier.
Question 1

La somme S=1+13+(13)2+(13)3++(13)2017S=1+\frac{1}{3} +\left(\frac{1}{3} \right)^{2} +\left(\frac{1}{3} \right)^{3} +\ldots +\left(\frac{1}{3} \right)^{2017} est égale à :
  • S=3×(1(13)2017)S=3\times \left(1-\left(\frac{1}{3} \right)^{2017} \right)
  • S=3×(1(13)2018)S=3\times \left(1-\left(\frac{1}{3} \right)^{2018} \right)
  • S=1(13)2018S=1-\left(\frac{1}{3} \right)^{2018}

Correction
La bonne réponse est b
La somme des termes d'une suite géométrique est donnée par la formule suivante :
u0+u1++un=(premier terme)×(1qnombres de termes1q)u_{0} +u_{1} +\ldots +u_{n}=\left(\text{premier terme}\right)\times \left(\frac{1-q^{\text{nombres de termes}}}{1-q}\right)
Il s'agit de la somme des termes d'une suite géométrique de raison q=13q=\frac{1}{3}
Il vient alors :
S=1+13+(13)2+(13)3++(13)2017S=1+\frac{1}{3} +\left(\frac{1}{3} \right)^{2} +\left(\frac{1}{3} \right)^{3} +\ldots +\left(\frac{1}{3} \right)^{2017}
S=(13)0+(13)1+(13)2+(13)3++(13)2017S=\left(\frac{1}{3} \right)^{0}+\left(\frac{1}{3} \right)^{1} +\left(\frac{1}{3} \right)^{2} +\left(\frac{1}{3} \right)^{3} +\ldots +\left(\frac{1}{3} \right)^{2017} car (13)0=1\left(\frac{1}{3} \right)^{0}=1
Nous partons de (13)0\left(\frac{1}{3} \right)^{0} qui est le premier terme à (13)2017\left(\frac{1}{3} \right)^{2017} . Nous avons donc 20182018 termes.
On applique la formule :
S=1×(1(13)2018)13S=1\times \frac{\left({\text 1}-\left(\frac{1}{3} \right)^{2018} \right)}{\frac{1}{3} }
S=3×(1(13)2018)S=3\times \left({\text 1}-\left(\frac{1}{3} \right)^{2018} \right)
Question 2

On considère la suite (un)\left(u_{n} \right) définie par {u0=1un+1un=0,3un\left\{\begin{array}{ccc} {u_{0} } & {=} & {1} \\ {u_{n+1} -u_{n} } & {=} & {-0,3u_{n} } \end{array}\right. .
Alors on peut en déduire que la suite (un)\left(u_{n} \right) est :
  • Géométrique de raison 0,70,7
  • Géométrique de raison 0,3-0,3
  • Arithmétique de raison 0,3-0,3

Correction
La bonne réponse est a.
un+1un=0,3unu_{n+1} -u_{n} =-0,3u_{n} équivaut successivement à
un+1=0,3un+unu_{n+1} =-0,3u_{n} +u_{n}
un+1=0,7unu_{n+1} =0,7u_{n}

Il s'agit donc d'une suite géométrique de raison 0,70,7
Question 3

On considère la suite (un)\left(u_{n} \right) définie par un=3n+13nu_{n} =3^{n} +\frac{1}{3^{n} } .
La limite de la suite (un)\left(u_{n} \right) est égale à :
  • ++\infty
  • 00
  • 11

Correction
La bonne réponse est a.
  • Si 0<q<10<q<1 alors limn+qn=0\lim\limits_{n\to +\infty } q^{n} =0.
  • Si q>1 q >1 alors limn+qn=+\lim\limits_{n\to +\infty } q^{n} =+\infty.
un=3n+13nu_{n} =3^{n} +\frac{1}{3^{n} } que l'on peut écrire un=3n+(13)nu_{n} =3^{n} +\left(\frac{1}{3} \right)^{n} .
  • Comme 013<10\le \frac{1}{3} <1 alors : limn+(13)n=0\lim\limits_{n\to +\infty } \left(\frac{1}{3} \right)^{n} =0
  • De plus, 3>13>1 alors : limn+3n=+\lim\limits_{n\to +\infty } 3^{n} =+\infty
Finalement :
limn+3n+(13)n=+\lim\limits_{n\to +\infty } 3^{n} +\left(\frac{1}{3} \right)^{n} =+\infty
Question 4

On considère la suite arithmétique de premier terme u0=2u_{0} =2 et de raison r=4r=4.
Quel est le rôle de l'algorithme suivant ?
Variables
nn et uu sont deux entiers naturels
Initialisation
uu prend la valeur 99
nn prend la valeur 00
Traitement
Tant que u<50u<50
uu prend la valeur u+4u+4
nn prend la valeur n+1n+1
Fin tant que
Sortie
Afficher nn
  • Il calcule u50u_{50}
  • Il calcule le plus petit entier nn tel que un50u_{n} \ge 50
  • Il calcule le plus grand entier nn tel que un50u_{n} \le 50

Correction
La bonne réponse est b.
D'après l'énoncé, la suite arithmétique s'écrit un+1=un+4u_{n+1} =u_{n} +4 avec comme premier terme u0=2u_{0} =2.
Il suffit de calculer les termes u1u_{1} , u2u_{2} et ainsi de suite jusqu'au moment où la valeur unu_{n} dépassera 5050.
On indiquera ensuite le rang unu_{n} tel que un50u_{n} \ge 50.
Donc l'algorithme calcule le plus petit entier nn tel que un50u_{n} \ge 50.
Question 5

On considère l'algorithme suivant :
Variables
nn, ii et uu sont trois entiers naturels
Initialisation
uu prend la valeur 1-1
Traitement
Saisir nn
Pour ii allant de 11 à nn
uu prend la valeur 2u+42u+4
Fin pour
Sortie
Afficher uu

Quelle est la valeur affichée par cet algorithme lorsqu'on choisit n=3n=3 ?
  • 22
  • 88
  • 2020

Correction
La bonne réponse est c.
On calcule pour chaque ii, la valeur de uu associée.
On dresse le tableau suivant :
Question 6

On place 500500 euros sur un livret qui propose une augmentation de 5%5\% annuelle.
Chaque année les intérêts gagnés permettent également de générer des intérêts.
On appelle cela un intérêt composé.
Quelle est le montant sur le livret dans 1010 ans (arrondi à l'entier supérieur) ?
  • 775775
  • 776776
  • 815815

Correction
La bonne réponse est b
On note u1=500u_{1} =500 le montant sur le livret la 11ère année.
Chaque année, il y a une augmentation de 5%5\% qui correspond à un coefficient multiplicateur noté q=1+5100=1,05q=1+\frac{5}{100} =1,05.
Cet investissement traduit une suite géométrique de raison q=1,05q=1,05 et de premier terme u1=500u_{1} =500.
On exprime alors unu_{n} en fonction de nn.
Ainsi un=u1×qn1u_{n} =u_{1} \times q^{n-1} .
Autrement dit un=500×1,05n1u_{n} =500\times 1,05^{n-1} .
Le montant sur le livret dans 1010 ans correspond à u10u_{10} .
Finalement,
u10=500×1,05101u_{10} =500\times 1,05^{10-1}
u10=500×1,05101u_{10} =500\times 1,05^{10-1}
u10=776u_{10} =776
(arrondi à l'entier supérieur)
Question 7

Une baisse de 30%30\% suivi d'une hausse de 30%30\% équivaut à :
  • Une baisse
  • Une hausse
  • Ni l'un, ni l'autre

Correction
La bonne réponse est b.
  • une baisse de 30%30\% correspond à un coefficient multiplicateur qui vaut 130100=0,71-\frac{30}{100} =0,7
  • une hausse de 30%30\% correspond à un coefficient multiplicateur qui vaut 1+30100=1,31+\frac{30}{100} =1,3

Il faut multiplier les coefficients multiplicateurs.
Ainsi 0,7×1,3=0,910,7\times 1,3=0,91.
Finalement, une baisse de 30%30\% suivi d'une hausse de 30%30\% équivaut à une diminution de 9%9\%.
Question 8

Pour compenser une hausse de 25%25\%, il faut appliquer une baisse de :
  • 25%25\%
  • 20%20\%
  • 30%30\%

Correction
La bonne réponse est b.
Soit tt un taux d'évolution.
On note tt' le taux réciproque associée à tt.
Alors t×t=1t\times t'=1.
Cela signifie que l'évolution réciproque revient à trouver le taux d'évolution qu'il faudrait appliquer pour retrouver sa valeur initiale.
Une hausse de 25%25\% correspond à un coefficient multiplicateur qui vaut t=1+25100=1,25t=1+\frac{25}{100} =1,25.
Notons tt' le taux réciproque associée à une hausse de 25%25\%.
Ainsi
1,25×t=11,25\times t'=1
t=11,25t'=\frac{1}{1,25}
t=0,8t'=0,8

Pour compenser une hausse de 25%25\%, il faut appliquer une baisse de 20%20\%.
Question 9

On considère la suite arithmétique de premier terme u0=2u_{0} =2 et de raison r=4r=4. La somme S=u0+u1++u11S=u_{0} +u_{1} +\ldots +u_{11} est égale à :
  • S=264S=264
  • S=288S=288
  • S=312S=312

Correction
La bonne réponse est b.
La somme des termes d'une suite arithmétique est donnée par la formule suivante :
u0+u1++un=(nombres de termes)×(premier terme+dernier terme2)u_{0} +u_{1} +\ldots +u_{n}=\left(\text{nombres de termes}\right)\times \left(\frac{\text{premier terme} + \text{dernier terme}}{2}\right)
On sait qu'il s'agit d'une suite arithmétique de premier terme u0=2u_{0} =2 et de raison r=4r=4.
On exprime alors unu_{n} en fonction de nn.
Ainsi un=u0+n×ru_{n} =u_{0} +n\times r.
Autrement dit un=2+4nu_{n} =2+4n.
On calcule maintenant u11=2+4×11=46u_{11} =2+4\times 11=46
On applique la formule :
S=u0+u1++u11S=u_{0} +u_{1} +\ldots +u_{11}
S=(nombres de termes)×(premier terme+dernier terme2)S=\left(\text{nombres de termes}\right)\times \left(\frac{\text{premier terme} + \text{dernier terme}}{2}\right)
S=12×(u0+u11)2S={\text 1}2\times \frac{\left(u_{0} +u_{11} \right)}{2} .
On a 1212 termes en tout car on part de u0u_{0} et on va jusqu'à u11u_{11} .
S=12×(2+46)2S={\text 1}2\times \frac{\left(2+46\right)}{2}
S=288S=288
Pour savoir le nombre de termes présents dans une somme, faites le calcul suivant : grand indicepetit indice+1\text{grand indice} - \text{petit indice} +1
  • La somme S=u0+u1+u2++unS=u_{0} +u_{1} +u_{2} +\ldots +u_{n} comprend n+1n+1 termes. Ici le plus grand indice est nn , le plus petit indice est 00. Ainsi le nombre de termes est égale à : n0+1=n+1n-0+1=n+1. Nous avons donc n+1n+1 termes.
  • La somme S=u1+u2++unS=u_{1} +u_{2} +\ldots +u_{n} comprend nn termes. Ici le plus grand indice est nn , le plus petit indice est 11. Ainsi le nombre de termes est égale à : n1+1=nn-1+1=n. Nous avons donc nn termes.
  • La somme S=up+up+1++unS=u_{p} +u_{p+1} +\ldots +u_{n} comprend np+1n-p+1 termes. Ici le plus grand indice est nn , le plus petit indice est pp. Ainsi le nombre de termes est égale à : np+1=nn-p+1=n. Nous avons donc np+1n-p+1 termes.
  • La somme S=u5+u6++u22S=u_{5} +u_{6} +\ldots +u_{22} comprend 1818 termes. Ici le plus grand indice est 2222 , le plus petit indice est 55. Ainsi le nombre de termes est égale à : 225+1=1822-5+1=18. Nous avons donc 1818 termes.
  • Question 10
    Soit nn un entier naturel.
    On considère la suite (un)\left(u_{n} \right) définie par : {u0=2un+13un=4\left\{\begin{array}{ccc} {u_{0} } & {=} & {-2} \\ {u_{n+1} -3u_{n} } & {=} & {4} \end{array}\right. .
    On définit également la suite (vn)\left(v_{n} \right) définie par vn=un+2v_{n} =u_{n} +2.

    Alors la suite (vn)\left(v_{n} \right) est :
    • Arithmétique de raison 33
    • Géométrique de raison 22
    • Géométrique de raison 33

    Correction
    La bonne réponse est c.
    On a un+13un=4u_{n+1} -3u_{n} =4 donc un+1=4+3unu_{n+1} =4+3u_{n}
    Or
    vn=un+2v_{n} =u_{n} +2
    On va écrire maintenant l'expression au rang n+1n+1 , il vient alors que :
    vn+1=un+1+2v_{n+1} =u_{n+1} +2
    On connait l'expression de un+1u_{n+1} , on la remplace et on obtient :
    vn+1=4+3un+2v_{n+1} =4+3u_{n} +2
    vn+1=3un+6v_{n+1} =3u_{n} +6
    vn+1=3(vn2)+6v_{n+1} =3\left(v_{n} -2\right)+6.
    Or vn=un+2v_{n} =u_{n} +2 donc vn2=unv_{n} -2=u_{n}
    vn+1=3vn6+6v_{n+1} =3v_{n} -6+6
    vn+1=3vnv_{n+1} =3v_{n}

    Ainsi la suite (vn)\left(v_{n} \right) est géométrique de raison q=3q=3.
    Question 11
    On considère l'algorithme ci-dessous :
    V9V\leftarrow 9
    S9S\leftarrow 9
    Pour KK allant de 11 à NN
         V0,75×VV\leftarrow 0,75\times V
         SS+VS\leftarrow S+ V
    Fin Pour

    On affecte 33 à la variable NN. Que contient la variable SS, arrondie au dixième, à la fin de l’exécution de l’algorithme?
    • 24,624,6
    • 15,7515,75
    • 76,576,5

    Correction
    La bonne réponse est a.
    Nous appliquons l'algorithme, il vient alors que :
    9+0,75×9+0,752×9+0,753×924,69+0,75\times9+0,75^{2}\times9+0,75^{3}\times9\approx24,6