Étude d’une suite arithmético-géométrique d’après BAC (réf 0633)

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Contenu

Suite de points sur un axe gradué

Suite arithmético-géométrique et suite auxiliaire géométrique

Ex BAC 2012

 
Exercice | Temps recommandé entre 10 et 20mn | Niveau 2 difficulté moyenne | exercices complémentaires et devoirs d’entraînement |
On considère une droite $\mathcal{D}$ munie d'un repère $\left(\text{O};\overrightarrow{i}\right)$.
Soit $\left(A_{n}\right)$ la suite de points de la droite $\mathcal{D}$ ainsi définie :
- $A_{0}$ est le point O ;
- $A_{1}$ est le point d'abscisse $1$ ;
- pour tout entier naturel $n$, le point $A_{n+2}$ est le milieu du segment $\left[A_{n}A_{n+1}\right]$.
    1. Placer sur un dessin la droite $\mathcal{D}$, les points $A_{0}$, $A_{1}$, $ A_{2}$, $A_{3}$, $ A_{4}$, $A_{5}$ et $A_{6}$.
      On prendra 10 cm comme unité graphique.
      Aide

      $A_2$ est le milieu de $[A_0A_1]$....

      Solution

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    2. Pour tout entier naturel $n$, on note $a_{n}$ l'abscisse du point $A_{n}$.
      Calculer $a_{2}$, $a_{3}$, $a_{4}$, $a_{5}$ et $a_{6}$.
      Aide

      rappel: l'abscisse du milieu $I$ de $[AB]$ est $x_I=\dfrac{x_A+x_B}{2}$

      Solution

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    3. Pour tout entier naturel $n$, justifier l'égalité : $a_{n+2} = \dfrac{a_{n} + a_{n+1}}{2}$.
      Aide

      $A_{n+2}$ est le milieu de de $A_{n+1}$ d'abscisse $a_{n+1}$ et de $A_{n}$ d'abscisse $a_n$

      Solution

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    Pour la suite, on admet que pour tout entier $n$, $a_{n+1} = - \dfrac{1}{2}a_{n} + 1$. (la question dans l'énoncé était Démontrer par récurrence que ....)
  1. Soit $\left(v_{n}\right)$ la suite définie, pour tout entier naturel $n$, par $v_{n} = a_{n} - \dfrac{2}{3}$.
    Démontrer que $\left(v_{n}\right)$ est une suite géométrique de raison $- \dfrac{1}{2}$.
    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 peut exprimer $v_{n+1}$ en fonction de $a_{n+1}$ puis de $a_n$ pour obtenir une relation de la forme $v_{n+1}=qv_n$

    Solution

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  2. En déduire l'expression de $v_n$ puis de $a_n$ en fonction de $n$.
    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 $(v_n)$ suite géométrique de raison $q=\dfrac{-1}{2}$ et premier terme $v_0$.
    On a $v_n=u_n-\dfrac{2}{3}$

    Solution

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  3. Déterminer la limite de la suite $\left(v_{n}\right)$, puis celle de la suite $\left(a_{n}\right)$.
    Aide

    en première S, les limites de fonctions n'étant plus au programme, on peut faire cette question de manière "intuitive".
    On peut chercher la limite de $2^n$ puis de $\left(\dfrac{1}{2}\right)^n=\dfrac{1}{2^n}$ quand $n \longrightarrow +\infty$ ($n$ devient infiniment grand).
    Chercher d'abord la limite de la suite $(v_n)$ et en déduire celle de la suite $(a_n)$.

    Solution

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