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Contenu

Suite arithmético-géométrique

Suite auxiliaire géométrique

Expression de Un en fonction de n

Lecture d’un algorithme Python

Limite d’une suite géométrique

Exercice | Temps recommandé entre 10 et 20mn | Niveau 3 difficulté supérieure | séquence 4 du chapitre |

Vidéo de l’exercice

La bibliothèque municipale étant devenue trop petite, une commune a décidé d'ouvrir une médiathèque qui pourra contenir 100000 ouvrages au total.
Pour l'ouverture prévue le premier janvier 2013, la médiathèque dispose du stock de 35000 ouvrages de l'ancienne bibliothèque augmenté de 7000 ouvrages supplémentaires neufs offerts par la commune.
Partie A
Chaque année, la bibliothécaire est chargée de supprimer 5% des ouvrages, trop vieux ou abîmés, et d'acheter 6000 ouvrages neufs.
On appelle $u_{n}$ le nombre, en milliers, d'ouvrages disponibles le premier janvier de l'année $(2013~+~n)$. On donne $u_{0} = 42$.
  1. Justifier que, pour tout entier naturel $n$ , on a $u_{n+1} = u_{n} \times 0,95 + 6$.
    Rappel cours

    Coefficient multiplicateur
    Une quantité $V_i$ à laquelle on applique un taux d'évolution $t$ est multipliée par $k=1+t$.
    Rappel: $t=\dfrac{V_f-V_i}{V_i}$

    Aide

    Diminuer une quantité de 5 revient à appliquer le coefficient multiplicateur $1-\dfrac{5}{100}$
    La quantité d'ouvrages est donnée en milliers

    Solution

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  2. On propose, ci-dessous, un algorithme, en langage naturel.
    Expliquer ce que permet de calculer cet algorithme.
    Aide

    On peut essayer de faire fonctionner cet algorithme à la main en mode pas à pas

    Solution

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  3. À laide de votre calculatrice, déterminer le résultat obtenu grâce à cet algorithme.
    Aide

    On peut utiliser le MENU RECUR(CASIO) ou SUites(TI premium et NumWorks) de la calculatrice en saisissant $0,95u_n+6$

    Solution

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Partie B
La commune doit finalement revoir ses dépenses à la baisse, elle ne pourra financer que 4000 nouveaux ouvrages par an au lieu des 6000 prévus. On appelle $v_{n}$ le nombre, en milliers, d'ouvrages disponibles le premier janvier de l'année $(2013~+~n)$.
  1. Identifier et écrire la ligne qu'il faut modifier dans l'algorithme pour prendre en compte ce changement.
    Solution

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  2. On considère la suite $\left(w_{n}\right)$ définie, pour tout entier $n$, par $w_{n} = v_{n} - 80$.
    Montrer que $\left(w_{n}\right)$ est une suite géométrique de raison $q = 0,95$ et préciser son premier terme $w_{0}$.
    Rappel cours

    Suite géométrique
    Une suite $(u_n)$ est géométrique s'il existe un réel $q$ tel que pour tout entier naturel $n$, $u_{n+1}=u_n\times q$
    $q$ est la raison de la suite.
    Le quotient de deux termes consécutifs est égal à la raison soit $\dfrac{u_{n+1}}{u_n}=q$

    Aide

    On a $w_{n+1} = v_{n+1} - 80$ et $v_{n+1}=0,95v_n+4$

    Solution

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  3. Montrer que $v_n=-38\times 0,95^n+80$
    Rappel cours

    Forme explicite d'une suite géométrique
    Si $(u_n)$ est géométrique de raison $q$ est premier terme $u_0$, on a:
    $u_n=u_0\times q^n$
    et pour tous entiers $n$ et $p$, $u_n=u_p\times q^{n-p}$

    Aide

    On a $w_{n} = w_0\times q^n$ et $v_{n}=w_n+80$

    Solution

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  4. Déterminer la limite de $\left(w_{n}\right)$.
    Rappel cours

    Limite de $q^n$
    $\displaystyle \lim_{n \rightarrow +\infty}q^n=0$ pour $-1< q < 1$
    Si $q> 1 $ alors $\displaystyle \lim_{n \rightarrow +\infty}q^n=+\infty$

    Aide

    $(w_n)$ est une suite géométrique de raison $q=0,95$ et $q \in ]-1;1[$

    Solution

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  5. En déduire la limite de $\left(w_{n}\right)$.
    Aide

    $(w_n)$ et $(v_n)$ sont liées par la relation $w_n=v_n-80$

    Solution

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  6. Donner une interprétation du résultat précédent.
    Aide

    $n\longrightarrow +\infty$ donc le nombre d'années est très grand.

    Solution

    Vous devez être abonné pour accéder à ce contenu...
    Infos abonnements Cela signifie qu'après un très grand nombre d'années, le nombre d'ouvrages sera proche de 80 000.

    Remarque
    $-38\times 0,95^n <0$ donc on aura $v_n < 80$ pour tout entier naturel $n$ [/pms-restrict]


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Vidéo de l’exercice

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