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BAC Spé Maths 2021 — Métropole J1 Septembre 2021

Métropole 13 septembre 2021
Algorithmique et programmation Python Suites numériques

Cet exercice est issu des annales officielles du Baccalauréat Spécialité Mathématiques (Terminale générale), session Métropole J1 Septembre 2021. Il porte sur les thèmes Algorithmique et programmation Python et Suites numériques. L'énoncé est accompagné d'indices progressifs pour guider la réflexion sans donner la réponse, et d'un corrigé détaillé.

EXERCICE 2 — Commun à tous les candidats

Soit $f$ la fonction définie sur l'intervalle $\left]-\frac{1}{3}\,;\,+\infty\right[$ par :
$$f(x) = \frac{4x}{1+3x}$$

On considère la suite $(u_n)$ définie par : $u_0 = \dfrac{1}{2}$ et, pour tout entier naturel $n$, $u_{n+1} = f(u_n)$.

Question Q1

Calculer $u_1$.

On admet que la fonction $f$ est croissante sur l'intervalle $\left]-\frac{1}{3}\,;\,+\infty\right[$.

Question Q2a

Montrer par récurrence que, pour tout entier naturel $n$, on a : $\dfrac{1}{2} \leqslant u_n \leqslant u_{n+1} \leqslant 2$.

Question Q2b

En déduire que la suite $(u_n)$ est convergente.

Question Q2c

On appelle $\ell$ la limite de la suite $(u_n)$. Déterminer la valeur de $\ell$.

Question Q3a

Recopier et compléter la fonction Python ci-dessous qui, pour tout réel positif $E$, détermine la plus petite valeur $P$ tel que : $1 - u_P < E$.

PYTHON
def seuil(E) :
    u = 0.5
    n = 0
    while ...
        u = ...
        n = n + 1
    return n
Question Q3b

Donner la valeur renvoyée par ce programme dans le cas où $E = 10^{-4}$.

On considère la suite $(v_n)$ définie, pour tout entier naturel $n$, par :
$$v_n = \frac{u_n}{1-u_n}$$

Question Q4a

Montrer que la suite $(v_n)$ est géométrique de raison $4$.

En déduire, pour tout entier naturel $n$, l'expression de $v_n$ en fonction de $n$.

Question Q4b

Démontrer que, pour tout entier naturel $n$, on a : $u_n = \dfrac{v_n}{v_n+1}$.

Question Q4c

Montrer alors que, pour tout entier naturel $n$, on a :
$$u_n = \frac{1}{1+0{,}25^n}$$
Retrouver par le calcul la limite de la suite $(u_n)$.

Énoncé : Ministère de l'Éducation nationale — Baccalauréat Spécialité Mathématiques, Métropole J1 Septembre 2021 2021. Diffusé sous Licence Ouverte 2.0 (Etalab). Indices et correction : © Objectif Maths Tours.
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