06 17 80 04 86 Besoin d'un prof ?

BAC Spé Maths 2024 — Amérique du Nord J1

Amérique du Nord 21 mai 2024
Calcul intégral et primitives Limites de fonctions Python Suites numériques

Cet exercice est issu des annales officielles du Baccalauréat Spécialité Mathématiques (Terminale générale), session Amérique du Nord J1 2024. Il couvre 4 thèmes : Calcul intégral et primitives, Limites de fonctions, Python…. L'énoncé est accompagné d'indices progressifs pour guider la réflexion sans donner la réponse, et d'un corrigé détaillé.

Pour tout entier naturel $n$, on considère les intégrales suivantes :
$$I_n = \int_0^{\pi} e^{-nx}\sin(x)\,\mathrm{d}x, \quad J_n = \int_0^{\pi} e^{-nx}\cos(x)\,\mathrm{d}x.$$

Question Q1

Calculer $I_0$.

Question Q2a

Justifier que, pour tout entier naturel $n$, on a $I_n > 0$.

Question Q2b

Montrer que, pour tout entier naturel $n$, on a $I_{n+1} - I_n \leqslant 0$.

Question Q2c

Déduire des deux questions précédentes que la suite $(I_n)$ converge.

Question Q3a

Montrer que, pour tout entier naturel $n$, on a :
$$I_n \leqslant \int_0^{\pi} e^{-nx}\,\mathrm{d}x.$$

Question Q3b

Montrer que, pour tout entier naturel $n \geqslant 1$, on a :
$$\int_0^{\pi} e^{-nx}\,\mathrm{d}x = \frac{1 - e^{-n\pi}}{n}.$$

Question Q3c

Déduire des deux questions précédentes la limite de la suite $(I_n)$.

Question Q4a

En intégrant par parties l'intégrale $I_n$ de deux façons différentes, établir les deux relations suivantes, pour tout entier naturel $n \geqslant 1$ :
$$I_n = 1 + e^{-n\pi} - nJ_n \quad \text{et} \quad I_n = \frac{1}{n}J_n$$

Question Q4b

En déduire que, pour tout entier naturel $n \geqslant 1$, on a
$$I_n = \frac{1 + e^{-n\pi}}{n^2 + 1}$$

Question Q5

On souhaite obtenir le rang $n$ à partir duquel la suite $(I_n)$ devient inférieure à $0{,}1$.

Recopier et compléter la cinquième ligne du script Python ci-dessous avec la commande appropriée.

PYTHON
from math import *
def seuil() :
    n = 0
    I = 2
    ...
    n=n+1
    I=(1+exp(-n*pi))/(n*n+1)
    return n
Énoncé : Ministère de l'Éducation nationale — Baccalauréat Spécialité Mathématiques, Amérique du Nord J1 2024. Diffusé sous Licence Ouverte 2.0 (Etalab). Indices et correction : © Objectif Maths Tours.
Besoin d'un prof pour progresser ?
Cours particuliers de maths — à domicile à Tours et environs ou en visio partout en France. Professeur certifié, crédit d'impôt 50 %.
ou appelez directement le 06 17 80 04 86
Signaler un problème

Quel type de problème avez-vous repéré ?