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BAC Spé Maths 2024 — Métropole J2 Secours

Métropole 20 juin 2024
Fonction logarithme népérien Limites de fonctions Suites numériques

Cet exercice est issu des annales officielles du Baccalauréat Spécialité Mathématiques (Terminale générale), session Métropole J2 Secours 2024. Il couvre 3 thèmes : Fonction logarithme népérien, Limites de fonctions, Suites numériques. L'énoncé est accompagné d'indices progressifs pour guider la réflexion sans donner la réponse, et d'un corrigé détaillé.

EXERCICE 3

Soit $a$ un nombre réel strictement supérieur à 1.

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

On admet que pour tout entier naturel $n$, $u_n > 1$.

L'objectif de cet exercice est d'étudier la suite $(u_n)$ pour différentes valeurs du nombre réel $a$.

Partie A : étude de la suite $(u_n)$ dans le cas $1 < a < 2$

Question Q1a

Montrer que, pour tout entier naturel $n$, on a : $u_{n+1} - 2 = u_n(u_n - 2)$.

Question Q1b

Montrer que, pour tout entier naturel $n$, on a : $u_{n+1} - u_n = (u_n - 1)(u_n - 2)$.

2. Dans cette question, on pourra utiliser les égalités établies dans la question précédente.

Question Q2a

En utilisant un raisonnement par récurrence démontrer que, pour tout entier naturel $n$ : $u_n < 2$.

Question Q2b

Montrer que la suite $(u_n)$ est convergente et déterminer sa limite.

Partie B : étude dans le cas particulier $a = 2$

Question Q3

On donne ci-contre la fonction `u` écrite en langage Python.

PYTHON
def u(a,n) :
    u=a
    for k in range(n) :
        u=u**2-2*u+2
    return u

Déterminer les valeurs renvoyées par le programme lorsque l'on saisit `u(2,1)` et `u(2,2)` dans la console Python.

Question Q4

Quelle conjecture peut-on formuler concernant la suite $(u_n)$ dans le cas où $a = 2$ ?

On admettra ce résultat sans démonstration.

Partie C : étude dans le cas général

1. On considère la suite $(v_n)$ définie, pour tout entier naturel $n$, par $v_n = \ln(u_n - 1)$.

Question Q5a

Montrer que la suite $(v_n)$ est une suite géométrique de raison 2 dont on précisera le premier terme en fonction de $a$.

Question Q5b

En déduire que, pour tout entier naturel $n$, $u_n = 1 + e^{2^n \times \ln(a-1)}$.

Question Q6

Déterminer, suivant les valeurs du réel $a$ strictement supérieur à 1, la limite de la suite $(u_n)$.

Énoncé : Ministère de l'Éducation nationale — Baccalauréat Spécialité Mathématiques, Métropole J2 Secours 2024. Diffusé sous Licence Ouverte 2.0 (Etalab). Indices et correction : © Objectif Maths Tours.
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