Une suite numérique est une application de N (ou une partie de N) dans R. On la note (un)n∈N.
Modes de génération
Forme explicite :un=f(n). Exemple : un=2n2+3n−1
Forme récurrente :un+1=f(un) avec u0 donné. Exemple : u0=2, un+1=3un−1
II. Suites arithmétiques
Définition et propriétés
(un) est arithmétique de raison r⇔∀n∈N:un+1=un+r
Terme général :un=u0+nr=up+(n−p)r
Somme :Sn=u0+u1+⋯+un=2(n+1)(u0+un)
Somme des n premiers entiers :1+2+⋯+n=2n(n+1)
III. Suites géométriques
Définition et propriétés
(un) est géométrique de raison q⇔∀n∈N:un+1=q⋅un
Terme général :un=u0⋅qn=up⋅qn−p
Somme (q ≠ 1) :Sn=u0⋅1−q1−qn+1
Formule utile :1+q+q2+⋯+qn=1−q1−qn+1
IV. Sens de variation
Méthode 1 : Étudier le signe de un+1−un
Méthode 2 : Si un>0, comparer unun+1 à 1
Méthode 3 : Étudier f(x) si un=f(n)
V. Convergence des suites
Théorèmes fondamentaux
Théorème de convergence monotone : Toute suite croissante majorée (resp. décroissante minorée) converge.
Suites adjacentes : Si (un) croissante, (vn) décroissante et lim(vn−un)=0, alors elles convergent vers la même limite.
Suite géométrique :limqn=0 si ∣q∣<1 ; diverge si ∣q∣≥1(q=1)
Limites de référence :limnα=+∞(α>0) ; limnα1=0(α>0)
VI. Suites définies par un+1=f(un)
Si (un) converge vers ℓ et f est continue en ℓ, alors ℓ=f(ℓ).
Pour montrer la convergence : chercher un intervalle stable, montrer la monotonie et les bornes.
🔑 Formules clés à retenir
un=u0+nr (arithmétique)
S=2(n+1)(u0+un) (somme arithmétique)
un=u0⋅qn (géométrique)
S=1−qu0(1−qn+1) (somme géométrique)
∣q∣<1⇒limqn=0
⚠️
Astuces & Pièges à éviter
Les erreurs classiques — à lire avant les exercices !
🔴 Pièges classiques
❌
Convergence monotone : deux conditions obligatoires : croissante ET majorée (ou décroissante ET minorée). Une suite croissante non majorée diverge vers +∞ !
❌
Point fixe ne garantit pas la convergence : si un→ℓ, alors f(ℓ)=ℓ. Mais l'existence d'un point fixe ne prouve pas que la suite converge — il faut aussi montrer la convergence.
❌
Suites adjacentes : vérifier les deux conditions : l'une croissante, l'autre décroissante ET vn−un→0. Une seule condition ne suffit pas !
🟢 Astuces de pros
✅
Intervalle stable pour un+1=f(un) : cherche [a,b] tel que f([a,b])⊆[a,b]. Si f est monotone sur [a,b] et la suite y commence, elle y reste — preuve par récurrence.
✅
Utiliser les suites adjacentes pour encadrer une limite : si (un) et (vn) sont adjacentes et convergent vers ℓ, alors pour tout n : un≤ℓ≤vn. Très utile pour les approximations numériques.
💡
Croissances comparées en ±∞ :ln(n)≪nα≪en (pour α>0). Quand n→+∞, l'exponentielle "écrase" toute puissance, qui "écrase" tout logarithme.
🧭
Méthodes types
Pour chaque type de question : la démarche à suivre, étape par étape.
Méthodes types — Les suites numériques
Type 1 : Démontrer une propriété par récurrence
Quand ? L'énoncé contient « pour tout n∈N » et une propriété P(n) portant sur un entier : une inégalité un>0, un encadrement, une formule explicite, ou un≤un+1.
Initialisation : vérifier que P(n0) est vraie (souvent n0=0 ou n0=1) en calculant les deux membres.
Hérédité : supposer P(n) vraie pour un n≥n0 fixé (hypothèse de récurrence).
Démontrer P(n+1) en partant de l'hypothèse : transformer un+1 via la relation de récurrence et utiliser P(n).
Conclusion :P(n) est vraie pour tout n≥n0.
Exemple éclair : Si u0=2 et un+1=2un+1, montrer un>1 : initialisation u0=2>1 ; hérédité un>1⇒2un+1>21+1>1.
Type 2 : Étudier la monotonie d'une suite
Quand ? On demande « la suite est-elle croissante / décroissante / monotone ? » ou de justifier le sens de variation.
Méthode du signe de un+1−un : calculer et simplifier un+1−un, puis étudier son signe. Si ≥0 pour tout n : croissante ; si ≤0 : décroissante.
Méthode du quotient unun+1 : à utiliser si tous les termes sont strictement positifs. Comparer le quotient à 1.
Méthode fonction : si un=f(n), étudier le sens de variation de f sur [n0;+∞[ via f′.
Conclure clairement (croissante, décroissante, ou stationnaire).
Exemple éclair :un=n+11 : un+1−un=n+21−n+11=(n+1)(n+2)−1<0, donc (un) est décroissante.
Type 3 : Étudier une suite arithmétique ou géométrique
Quand ? La relation est de la forme un+1=un+r (arithmétique) ou un+1=qun (géométrique), ou on doit le démontrer.
Identifier le type : calculer un+1−un (constante ⇒ arithmétique de raison r) ou unun+1 (constante ⇒ géométrique de raison q).
Écrire le terme général : arithmétique un=un0+(n−n0)r ; géométrique un=un0qn−n0.
Pour une somme : arithmétique S=(nb termes)×2upremier+udernier ; géométrique S=upremier×1−q1−qnb termes (si q=1).
Pour la limite : géométrique convergente ⇔−1<q≤1 ; si ∣q∣<1 alors limqn=0.
Exemple éclair :un+1=3un, u0=2 : suite géométrique q=3, donc un=2⋅3n et n→+∞limun=+∞.
Type 4 : Ramener une suite à une suite géométrique (suite auxiliaire)
Quand ? Relation affine un+1=aun+b avec a=1, b=0 ; l'énoncé introduit vn=un−ℓ et demande de montrer que (vn) est géométrique.
Déterminer le point fixe ℓ : résoudre ℓ=aℓ+b, soit ℓ=1−ab.
Poser vn=un−ℓ puis calculer vn+1=un+1−ℓ=aun+b−ℓ=a(un−ℓ)=avn.
Conclure : (vn) est géométrique de raison a, donc vn=v0an.
Revenir à un : un=vn+ℓ=v0an+ℓ, puis calculer la limite.
Exemple éclair :un+1=21un+3 : point fixe ℓ=6, vn=un−6 est géométrique de raison 21, donc un=(u0−6)(21)n+6→6.
Type 5 : Étudier une suite définie par récurrence un+1=f(un)
Quand ? On donne u0 et un+1=f(un), et on demande d'étudier le comportement, la convergence ou la limite éventuelle.
Stabilité de l'intervalle : montrer par récurrence que tous les un appartiennent à un intervalle I stable par f (c.-à-d. f(I)⊂I).
Monotonie : étudier le signe de un+1−un, ou comparer f(x) à x sur I ; si f est croissante sur I, la suite est monotone (sens donné par le signe de u1−u0).
Convergence : une suite monotone et bornée converge (théorème de convergence monotone).
Valeur de la limite : si (un) converge vers ℓ et f continue, alors ℓ vérifie ℓ=f(ℓ) ; résoudre cette équation et choisir la solution dans I.
Exemple éclair :un+1=un+2, u0=0 : suite croissante majorée par 2, donc converge vers ℓ avec ℓ=ℓ+2⇒ℓ=2.
Type 6 : Majorer, minorer, encadrer une suite
Quand ? On demande de montrer que (un) est bornée, majorée par M, minorée par m, ou d'établir un encadrement a≤un≤b.
Si la borne dépend de la récurrence : démontrer l'inégalité par récurrence (Type 1).
Si un=f(n) : étudier les variations / la limite de f pour encadrer.
Combiner avec la monotonie : une suite croissante est minorée par son premier terme ; décroissante, majorée par son premier terme.
Conclure : (un) est bornée si elle est à la fois majorée et minorée.
Exemple éclair :un=n+1n vérifie 0≤un<1 pour tout n, donc (un) est bornée.
Type 7 : Suites adjacentes
Quand ? On donne deux suites (un) et (vn) et on demande de montrer qu'elles sont adjacentes, ou d'en déduire leur convergence vers une limite commune.
Montrer que (un) est croissante (signe de un+1−un≥0).
Montrer que (vn) est décroissante (signe de vn+1−vn≤0).
Montrer que n→+∞lim(vn−un)=0.
Conclusion :(un) et (vn) sont adjacentes, donc convergent vers une même limite ℓ, avec de plus un≤ℓ≤vn pour tout n.
Exemple éclair :un=k=0∑nk!1 et vn=un+n⋅n!1 sont adjacentes et convergent vers e.
Type 8 : Calculer la limite d'une suite (formes indéterminées)
Quand ? On demande n→+∞limun avec une forme indéterminée ∞∞, ∞−∞, etc.
Quotient de polynômes en n : factoriser par le terme dominant (plus haute puissance) au numérateur et au dénominateur.
Différence avec racines (∞−∞) : multiplier par la quantité conjuguée.
Théorème des gendarmes : si an≤un≤bn et an,bn→ℓ, alors un→ℓ.
Comparaison : si un≥an avec an→+∞, alors un→+∞ ; et croissances comparées (qn, np, etc.).
Exemple éclair :n→+∞lim3n2+12n2−n=n→+∞limn2(3+n21)n2(2−n1)=32.
Les suites numériques — Fiche d'exercices
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Exercices Faciles
52 exercices
1
Suite géométrique et terme général (exercice direct)
Facile
Corrigé
Énoncé
Exercice 2 – Suite géométrique
On considère la suite (vn) définie par : v0=4 et, pour tout n∈N, vn+1=23×vn.
Montrer que (vn) est une suite géométrique dont on précisera le premier terme et la raison.
Exprimer vn en fonction de n.
Calculer v5. Laisser la réponse sous forme de fraction irréductible.
On pose Sn=v0+v1+...+vn. a) Exprimer Sn en fonction de n. b) Déterminer la limite de Sn quand n→+∞. Conclure.
Bloqué sur cet exercice ? Prof Hicham t'explique pas à pas.
Correction détaillée
3
Suite arithmétique et application financière à Casablanca — Bac Côte d'Ivoire 2023
Facile
Corrigé
Énoncé
Un artisan de Casablanca produit des objets artisanaux. La première semaine, il en produit 12. Chaque semaine suivante, il augmente sa production de 5 objets.
On note un le nombre d'objets produits au cours de la (n+1)-ième semaine, avec n∈N.
Montrer que la suite (un) est une suite arithmétique dont on précisera le premier terme et la raison.
Exprimer un en fonction de n.
Calculer le nombre total d'objets produits au cours des 10 premières semaines (de la semaine 1 à la semaine 10).
À partir de quelle semaine la production hebdomadaire dépasse-t-elle 100 objets ?
Bloqué sur cet exercice ? Prof Hicham t'explique pas à pas.
Correction détaillée
4
Suite arithmétique et application financière (Rabat) — Bac Côte d'Ivoire 2023
Facile
Corrigé
Énoncé
Exercice 1 – Suite arithmétique et épargne
Un habitant de Rabat ouvre un plan d'épargne. Le premier mois, il dépose 500 dirhams. Chaque mois suivant, il augmente son dépôt de 150 dirhams par rapport au mois précédent.
On note un le montant déposé (en dirhams) au cours du (n+1)-ième mois, de sorte que u0=500.
Montrer que la suite (un) est arithmétique et préciser sa raison.
Exprimer un en fonction de n.
Calculer le montant déposé au cours du 12ème mois.
On note Sn=u0+u1+…+un la somme totale épargnée au bout de (n+1) mois. a) Exprimer Sn en fonction de n. b) Déterminer le plus petit entier n tel que Sn≥30000 dirhams.
Bloqué sur cet exercice ? Prof Hicham t'explique pas à pas.
Correction détaillée
5
Suite arithmétique et application financière — Bac Cameroun 2023
Facile
Corrigé
Énoncé
Exercice 1 — Suite arithmétique et épargne
Un habitant de Casablanca décide d'épargner chaque mois une somme d'argent. En janvier (mois n∘1), il épargne 500 dirhams. Chaque mois suivant, il augmente son épargne de 150 dirhams par rapport au mois précédent.
On note un la somme épargnée (en dirhams) au cours du n-ième mois, pour n≥1.
Montrer que la suite (un) est une suite arithmétique dont on précisera le premier terme et la raison.
Exprimer un en fonction de n.
Calculer la somme totale épargnée au bout de 12 mois (de janvier à décembre).
À partir de quel mois son épargne mensuelle dépassera-t-elle 2 000 dirhams ?
Bloqué sur cet exercice ? Prof Hicham t'explique pas à pas.
Correction détaillée
7
Suite arithmétique et application financière (Rabat) — Bac France 2024
Facile
Corrigé
Énoncé
Un artisan de Rabat fabrique des objets artisanaux. La première semaine, il en produit 12. Chaque semaine suivante, il augmente sa production de 3 objets.
Montrer que la suite (un), où un désigne le nombre d'objets produits la semaine de rang n (avec n∈N, n=0 correspondant à la première semaine), est une suite arithmétique dont on précisera le premier terme et la raison.
Exprimer un en fonction de n.
Calculer le nombre total d'objets produits sur les 10 premières semaines (de la semaine 0 à la semaine 9).
À partir de quelle semaine la production hebdomadaire dépasse-t-elle 50 objets ?
Bloqué sur cet exercice ? Prof Hicham t'explique pas à pas.
Correction détaillée
8
Suite géométrique et épargne en dirhams (Casablanca)
Facile
Corrigé
Énoncé
Un habitant de Casablanca place une somme de 5 000 dirhams dans un compte d'épargne. Chaque année, le capital est multiplié par 1,04 (taux annuel de 4 %).
On note un le capital (en dirhams) disponible après n années.
Montrer que la suite (un) est une suite géométrique dont on précisera le premier terme et la raison.
Exprimer un en fonction de n.
Calculer le capital après 5 ans. Arrondir à la dizaine de dirhams.
Au bout de combien d'années le capital dépasse-t-il 8 000 dirhams ? (On admettra que log(1,6)≈0,204 et log(1,04)≈0,017.)
Bloqué sur cet exercice ? Prof Hicham t'explique pas à pas.
Correction détaillée
9
Suite arithmétique et application financière à Casablanca — Bac France 2024
Facile
Corrigé
Énoncé
Une entreprise de Casablanca verse à l'un de ses employés un salaire mensuel de 8 000 dirhams lors de son embauche (mois 0). Chaque mois, son salaire augmente de 150 dirhams.
On note un le salaire de l'employé au mois n (n∈N).
Nature de la suite : Montrer que la suite (un) est arithmétique. Préciser son premier terme et sa raison.
Terme général : Exprimer un en fonction de n.
Seuil : À partir de quel mois le salaire de l'employé dépassera-t-il 12 500 dirhams ?
Somme cumulée : Calculer la somme totale des salaires perçus par l'employé au cours des 24 premiers mois (du mois 0 au mois 23 inclus).
Bloqué sur cet exercice ? Prof Hicham t'explique pas à pas.
Correction détaillée
17
Suite géométrique et intérêts composés — Niveau facile
Facile
Corrigé
Énoncé
Exercice 2
Un habitant de Casablanca place un capital de 20 000 dirhams dans une banque qui lui propose un taux d'intérêt annuel de 4 %. Les intérêts sont capitalisés chaque année.
On note Cn le capital disponible (en dirhams) après n années.
Exprimer Cn+1 en fonction de Cn. En déduire que (Cn) est une suite géométrique dont on précisera la raison et le premier terme.
Exprimer Cn en fonction de n.
Calculer C5 (arrondir à 2 décimales). Interpréter le résultat.
Au bout de combien d'années le capital aura-t-il au moins doublé ? (On rappelle que log(1,04)≈0,01703 et log(2)≈0,30103.)
Bloqué sur cet exercice ? Prof Hicham t'explique pas à pas.
Correction détaillée
19
Suite arithmétique et application financière — Bac Sénégal 2023
Facile
Corrigé
Énoncé
Exercice — Suites numériques (Niveau : Facile)
Un artisan de Marrakech fabrique des poteries. La première semaine, il produit 12 poteries. Chaque semaine suivante, il produit 3 poteries de plus que la semaine précédente.
On note un le nombre de poteries produites lors de la semaine numéro n, avec n∈N et n≥1, et on pose u1=12.
Nature de la suite : a) Montrer que la suite (un) est arithmétique et préciser sa raison r et son premier terme u1. b) Donner l'expression de un en fonction de n.
Calculs : a) Calculer le nombre de poteries produites lors de la 10ème semaine. b) À partir de quelle semaine l'artisan produira-t-il plus de 60 poteries par semaine ?
Somme : L'artisan vend chaque poterie 85 dirhams. Calculer le chiffre d'affaires total réalisé sur les 8 premières semaines de production.
Bloqué sur cet exercice ? Prof Hicham t'explique pas à pas.
Correction détaillée
21
Suite arithmétique et application financière (Marrakech)
Facile
Corrigé
Énoncé
Exercice 1 — Suite arithmétique et épargne
Un artisan de Marrakech décide d'épargner chaque mois une somme fixe supplémentaire. Le premier mois (mois 1), il épargne 500 dirhams. Chaque mois suivant, il augmente son épargne de 150 dirhams.
On note un la somme épargnée (en dirhams) au cours du n-ième mois, avec n≥1.
Montrer que la suite (un) est une suite arithmétique dont on précisera le premier terme et la raison.
Exprimer un en fonction de n.
Calculer la somme totale épargnée au bout de 12 mois (une année complète).
À partir de quel mois l'épargne mensuelle dépassera-t-elle 2 000 dirhams ?
Bloqué sur cet exercice ? Prof Hicham t'explique pas à pas.
Correction détaillée
55
Suite définie par récurrence, linéarisation et limite
Intermédiaire
Corrigé
Énoncé
Exercice 4 – Suite récurrente, changement de variable et limite
On considère la suite (an) définie par : a0=1 et, pour tout n∈N, an+1=2an+3.
Calculer a1, a2 et a3.
On pose bn=an+α, où α est un réel à déterminer. a) Déterminer α de sorte que (bn) soit une suite géométrique. Préciser la raison q et le premier terme b0. b) Exprimer bn en fonction de n, puis en déduire l'expression de an en fonction de n.
Vérifier le résultat obtenu en calculant a3 à partir de la formule explicite.
Étude de la somme. On pose Tn=a0+a1+…+an. Exprimer Tn en fonction de n, puis calculer T9.
Quelle est la limite de 2nan quand n→+∞ ? Justifier.
Bloqué sur cet exercice ? Prof Hicham t'explique pas à pas.
Correction détaillée
60
Étude d'une suite définie par récurrence et convergence — Bac France 2024
Intermédiaire
Corrigé
Énoncé
On considère la suite (un) définie par u0=0 et, pour tout n∈N :
un+1=21×un+3
Calculer u1, u2 et u3.
Soit (vn) la suite définie par vn=un−6 pour tout n∈N. a) Montrer que (vn) est une suite géométrique dont on précisera le premier terme et la raison. b) Exprimer vn puis un en fonction de n.
Étudier la monotonie de la suite (un).
Déterminer la limite de (un) quand n tend vers +∞.
Bloqué sur cet exercice ? Prof Hicham t'explique pas à pas.
Correction détaillée
61
Démonstration par récurrence et encadrement d'une suite — Bac France 2024
Intermédiaire
Corrigé
Énoncé
On considère la suite (un) définie par u0=1 et, pour tout n∈N :
un+1=un2−un+1
Calculer u1 et u2.
Démontrer par récurrence que pour tout n∈N : 0≤un≤1.
Montrer que pour tout n∈N : un+1−un=un(un−2).
Déduire des questions 2 et 3 que la suite (un) est décroissante.
La suite (un) est décroissante et minorée par 0. Que peut-on conclure ? Déterminer la (ou les) limite(s) possible(s) en résolvant l'équation L=L2−L+1.
Bloqué sur cet exercice ? Prof Hicham t'explique pas à pas.
Correction détaillée
62
Suite définie par récurrence — étude complète — Niveau intermédiaire
Intermédiaire
Corrigé
Énoncé
Exercice 4
On considère la suite (vn)n∈N définie par : v0=3 et vn+1=21vn+4 pour tout n∈N.
Calculer v1, v2 et v3.
On pose wn=vn−8 pour tout n∈N. (a) Montrer que (wn) est une suite géométrique dont on précisera la raison et le premier terme. (b) Exprimer wn en fonction de n, puis en déduire vn en fonction de n.
Étudier le sens de variation de (vn).
Calculer n→+∞limvn. Interpréter graphiquement.
Déterminer le plus petit entier n tel que vn soit à une distance inférieure à 10−2 de sa limite.
Bloqué sur cet exercice ? Prof Hicham t'explique pas à pas.
Correction détaillée
65
Suite arithmético-géométrique et situation-problème (Casablanca)
Intermédiaire
Corrigé
Énoncé
Exercice 4 — Placement bancaire à Casablanca
Une entreprise casablancaise place un capital sur un compte bancaire. Au début de chaque année, elle dépose 5 000 dirhams supplémentaires. Le compte est rémunéré à un taux annuel de 4%.
On note Cn le capital (en dirhams) disponible sur le compte après la n-ième année (n ≥ 1). Le capital initial (avant tout dépôt et toute rémunération) est C0=10000 dirhams.
Le capital évolue selon la relation : Cn+1=1,04×Cn+5000.
Calculer C1 et C2.
On pose Dn=Cn+a, où a est un réel à déterminer, de sorte que (Dn) soit une suite géométrique. a. Déterminer la valeur de a. b. Vérifier que (Dn) est bien géométrique et préciser sa raison. c. Exprimer Dn puis Cn en fonction de n.
Déterminer au bout de combien d'années le capital dépassera 100 000 dirhams. On admettra que log(1,04)≈0,0170 et log(3,25)≈0,512.
On considère la suite (un) définie par : u0=4 et, pour tout n∈N, un+1=31×un+2.
Suite auxiliaire : On pose vn=un−l, où l est un réel à déterminer, de sorte que (vn) soit géométrique. a) Déterminer la valeur de l en résolvant l'équation l=31×l+2. b) Montrer que la suite (vn) est géométrique et préciser sa raison q et son premier terme v0.
Expression de un : a) Exprimer vn en fonction de n. b) En déduire l'expression de un en fonction de n.
Monotonie et limite : a) Montrer par récurrence que, pour tout n∈N, un≥3. b) Étudier la monotonie de la suite (un) en calculant un+1−un et en utilisant le résultat précédent. c) En déduire que la suite (un) est convergente et calculer sa limite.
Bloqué sur cet exercice ? Prof Hicham t'explique pas à pas.
Correction détaillée
67
Suite récurrente, auxiliaire géométrique et limite — niveau intermédiaire
Intermédiaire
Corrigé
Énoncé
Exercice 4
On considère la suite (an)n∈N définie par : a0=0 et an+1=32×an+4 pour tout n∈N.
On pose bn=an−ℓ, où ℓ est le réel vérifiant ℓ=32ℓ+4. Déterminer ℓ, puis montrer que (bn) est une suite géométrique dont on précisera la raison et le premier terme.
Exprimer bn puis an en fonction de n.
Étudier la monotonie de (an).
Déterminer la limite de (an) quand n→+∞.
Déterminer le plus petit entier n tel que an≥11,9.
Bloqué sur cet exercice ? Prof Hicham t'explique pas à pas.
Correction détaillée
68
Démonstration par récurrence et monotonie — Niveau intermédiaire — Bac Sénégal 2023
Intermédiaire
Corrigé
Énoncé
Exercice 3
On considère la suite (un)n∈N définie par : u0=1 et un+1=2un+2 pour tout n∈N.
Calculer u1, u2 et u3. Émettre une conjecture sur le sens de variation de (un) et sur sa convergence éventuelle.
Démontrer par récurrence que pour tout n∈N : un≤4.
Montrer que pour tout n∈N : un+1−un=21(un−4) - (un−4)/... Plus précisément, montrer que un+1−un≥0 pour tout n∈N. En déduire que (un) est croissante.
En déduire que (un) est convergente. On admettra que sa limite ℓ vérifie ℓ=2ℓ+2. Résoudre cette équation et conclure.
Bloqué sur cet exercice ? Prof Hicham t'explique pas à pas.
Correction détaillée
71
Suite définie par récurrence et démonstration par récurrence
Intermédiaire
Corrigé
Énoncé
Exercice 3 — Suite récurrente et encadrement
On considère la suite (wn)n∈N définie par : w0=1 et wn+1=31×wn+2 pour tout n∈N.
Calculer w1, w2 et w3. Ces valeurs vous semblent-elles converger vers une valeur ? Laquelle ?
On pose l=3 (à admettre ou à retrouver en résolvant l=31×l+2). Poser tn=wn−3 pour tout n∈N. a. Montrer que (tn) est une suite géométrique dont on précisera la raison et le premier terme. b. Exprimer tn puis wn en fonction de n.
Démontrer par récurrence que pour tout n∈N : 1≤wn≤3.
Déterminer n→+∞limwn et étudier le sens de variation de (wn).
Bloqué sur cet exercice ? Prof Hicham t'explique pas à pas.
Correction détaillée
Exercices Difficiles
52 exercices
109
Démonstration par récurrence forte et encadrement
Difficile
Corrigé
Énoncé
Exercice 5 – Récurrence, encadrement et comportement asymptotique
On définit la suite (pn) par : p0=0, p1=1, et pour tout n≥1 : pn+1=pn+2pn−1.
Calculer p2, p3, p4 et p5.
Équation caractéristique. a) On cherche les solutions de la forme pn=rn. Montrer que r doit vérifier r2=r+2. Résoudre cette équation. b) En déduire l'expression générale de pn sous la forme pn=A×2n+B×(−1)n, puis déterminer les constantes A et B en utilisant p0 et p1.
Propriété de divisibilité. Démontrer par récurrence que, pour tout n∈N, pn est un entier.
Encadrement. a) Montrer par récurrence que, pour tout n≥1 : 2n−1≤pn≤2n. b) En déduire la limite de pnpn+1 quand n→+∞.
Application. En utilisant la formule explicite, calculer p10.
Bloqué sur cet exercice ? Prof Hicham t'explique pas à pas.
Correction détaillée
110
Suites arithmétique et géométrique imbriquées – Étude complète
Difficile
Corrigé
Énoncé
Soit la suite (un) définie pour tout n∈N par : un=(2n+1)×3n.
Partie I – Étude de la suite (un)
Calculer u0, u1 et u2.
Étudier la monotonie de la suite (un) pour n≥0.
Déterminer la limite de un quand n→+∞.
Partie II – Somme partielle
On pose Sn=u0+u1+⋯+un=k=0∑n(2k+1)×3k.
Montrer que Sn peut s'écrire : Sn=2×k=0∑nk×3k+k=0∑n3k.
On admet que k=0∑n3k=23n+1−1. Calculer cette somme pour n=4.
On admet également que k=0∑nk×3k=4(2n−1)×3n+1+3. Exprimer Sn en fonction de n, puis calculer S4.
Partie III – Application
Un investisseur place, en début de chaque année, une somme un dirhams (avec n=0 pour la 1ère année, n=1 pour la 2ème, etc.) dans un fonds. Calculer le montant total investi sur les 5 premières années (de n=0 à n=4).
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113
Situation-problème : placement bancaire et seuil d'objectif
Difficile
Corrigé
Énoncé
Exercice 6 — Placement bancaire à Marrakech
Une entreprise basée à Marrakech place un capital initial de 50 000 dirhams dans un compte bancaire. Deux options de placement lui sont proposées :
Option A : Chaque année, la banque ajoute une somme fixe de 3 500 dirhams au capital.
Option B : Chaque année, le capital est multiplié par 1,06 (taux d'intérêt annuel de 6%).
On note An (resp. Bn) le capital (en dirhams) après n années pour l'option A (resp. B).
Exprimer An et Bn en fonction de n.
Calculer A10 et B10. Quelle option est plus avantageuse après 10 ans ?
Montrer qu'il existe un entier N à partir duquel l'option B devient définitivement plus avantageuse que l'option A. On cherchera N tel que Bn>An pour tout n≥N. On admet que log(1,06)≈0,0253 et log(1,07)≈0,0294.
On considère maintenant la suite (Cn) définie par : Cn=Bn−An.
Montrer que (Cn) n'est ni arithmétique ni géométrique.
Étudier le signe de Cn pour n≥N (N trouvé en question 3.) et interpréter.
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Correction détaillée
116
Suite récurrente, point fixe et étude asymptotique complète
Difficile
Corrigé
Énoncé
On considère la suite (un) définie par u0=3 et, pour tout n∈N :
un+1=un+32un+4
Calculer u1 et u2 (valeurs exactes).
On pose vn=un−2 pour tout n∈N. a) Exprimer vn+1 en fonction de vn. b) Montrer que la suite (wn) définie par wn=vn1 est une suite arithmétique dont on précisera le premier terme et la raison.
En déduire l'expression de un en fonction de n.
Démontrer par récurrence que pour tout n∈N : un>2.
Étudier la monotonie de (un) et déterminer sa limite.
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117
Suite, somme télescopique et comportement asymptotique
Difficile
Corrigé
Énoncé
Pour tout entier n ∈N*, on définit :
un=n(n+1)1
Vérifier que pour tout n ∈N* : n(n+1)1=n1−n+11 (décomposition en éléments simples).
En déduire la valeur exacte de la somme Sn=u1+u2+⋯+un.
Calculer la limite de Sn quand n→+∞. Interpréter.
On pose maintenant vn=n×un=n(n+1)n=n+11 pour n≥1, et on considère la suite (Tn) définie par : Tn=v1+v2+⋯+vn=21+31+⋯+n+11. a) Montrer que pour tout n≥1 : ln(n+1)≤Tn≤ln(n+1)+21. (On admettra que pour tout k≥1 : ln(k+1)−ln(k)≤k1≤ln(k)−ln(k−1) pour k≥2.) b) Déterminer la limite de Tn quand n→+∞.
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121
Suites imbriquées, comparaison arithmétique-géométrique et inégalité
Difficile
Corrigé
Énoncé
Exercice 6 — Étude comparative et inégalité classique
Soit (pn)n∈N la suite arithmétique de premier terme p0=1 et de raison r=2, et (qn)n∈N la suite géométrique de premier terme q0=1 et de raison s=2.
Exprimer pn et qn en fonction de n.
a. Démontrer par récurrence que pour tout n∈N : pn≤qn, c'est-à-dire 1+2n≤2n. b. Pour quelles valeurs de n a-t-on l'égalité ?
On définit la suite (Rn)n∈N par Rn=pn÷qn=(1+2n)÷2n. a. Montrer que Rn+1÷Rn=(3+2n)÷(2+4n) pour tout n∈N. b. Étudier le signe de Rn+1−Rn pour tout n≥1 et en déduire le sens de variation de (Rn) à partir du rang 1. c. Déterminer n→+∞limRn.
Calculer la somme Sn=p0+p1+…+pn et la somme Tn=q0+q1+…+qn, puis comparer Sn et Tn pour n≥2.
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122
Situation-problème : épargne bancaire à Casablanca — niveau difficile
Difficile
Corrigé
Énoncé
Exercice 5
Un particulier de Casablanca ouvre un compte d'épargne dans une banque. Il dépose initialement 5 000 dirhams. Chaque année, la banque applique un taux d'intérêt annuel de 4 % sur le capital disponible en début d'année, et le particulier effectue un versement supplémentaire de 1 000 dirhams en fin d'année.
On note Cn le capital (en dirhams) disponible sur le compte après n années (et après le versement de la n-ième année), avec C0=5000.
Exprimer Cn+1 en fonction de Cn. En déduire que Cn+1=1,04×Cn+1000.
On pose Dn=Cn+α, où α est un réel à déterminer de sorte que (Dn) soit une suite géométrique. Déterminer α, la raison et le premier terme de (Dn).
Exprimer Cn en fonction de n.
Calculer le capital au bout de 10 ans. On donnera la valeur approchée à 1 dirham près (on admettra que 1,0410≈1,4802).
Au bout de combien d'années le capital dépasse-t-il 50 000 dirhams pour la première fois ? (On admettra que ln(1,04)≈0,0392.)
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123
Situation-problème : épargne et suite géométrique — niveau difficile — Bac Sénégal 2023
Difficile
Corrigé
Énoncé
Exercice 5 — Situation-problème
Un habitant de Casablanca place chaque année, au 1ᵉʳ janvier, une somme de 5 000 dirhams dans un compte bancaire qui rapporte un taux d'intérêt annuel de 4 %. Le premier versement est effectué le 1ᵉʳ janvier de l'année 1.
On note Cn le capital disponible sur le compte immédiatement après le versement et la capitalisation des intérêts de l'année n (n ≥ 1).
Justifier que C1=5000×1,04.
Montrer que pour tout n ≥ 1 : Cn+1=1,04×Cn+5000×1,04.
On pose a=1,04−15000×1,04. Montrer que la suite (wn) définie par wn=Cn−a est géométrique. Préciser sa raison et son premier terme.
En déduire l'expression de Cn en fonction de n.
Au bout de combien d'années le capital dépassera-t-il 100 000 dirhams ? (On admettra que log(1,04)≈0,01703.)
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Correction détaillée
124
Situation-problème : épargne et suite géométrique — Niveau difficile — Bac Sénégal 2023
Difficile
Corrigé
Énoncé
Exercice 5 — Situation-problème
Un habitant de Casablanca place une somme de 10 000 dirhams dans un compte bancaire à intérêts composés au taux annuel de 4%. On note Cn le capital (en dirhams) disponible au bout de n années.
Exprimer Cn+1 en fonction de Cn. En déduire la nature de la suite (Cn) et son terme général.
Calculer C10 (arrondir à l'unité). Interpréter le résultat.
Au bout de combien d'années le capital aura-t-il au moins doublé ? (On utilisera le fait que log(1,04)≈0,01703 et log(2)≈0,30103.)
À partir de la 2ème année, le même habitant décide de déposer en plus 500 dirhams supplémentaires à la fin de chaque année. On note Dn le capital total au bout de n années (pour n≥1), avec D1=C1. a) Montrer que Dn+1=1,04×Dn+500 pour tout n≥1. b) On pose En=Dn+k où k est une constante réelle à déterminer pour que (En) soit géométrique. c) En déduire Dn en fonction de n, puis calculer D20 (arrondir à l'unité).
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125
Étude complète d'une suite définie par récurrence et somme
Difficile
Corrigé
Énoncé
Exercice — Suites numériques (Niveau : Difficile)
On considère la suite (un) définie par : u0=1 et, pour tout n∈N, un+1=un+22un+3.
Partie A — Étude de la suite (un)
Calculer u1 et u2. Émettre une conjecture sur le signe de un−3.
Montrer par récurrence que, pour tout n∈N, un>0.
a) Montrer que, pour tout n∈N : un+1−3=un+2(un−3)(2−3). b) En déduire par récurrence que, pour tout n∈N, un>3.
a) Montrer que un+1−un=un+23−un2. b) En déduire que la suite (un) est décroissante. c) Conclure que la suite (un) est convergente. Déterminer sa limite L.
Partie B — Suite auxiliaire et forme explicite approchée
On pose, pour tout n∈N, wn=un+3un−3. a) Montrer que (wn) est géométrique de raison q=2+32−3 et calculer w0. b) Exprimer wn en fonction de n, puis exprimer un en fonction de n et de 3.
On pose Sn=k=0∑nuk. En utilisant l'encadrement 3<uk≤1 (admis pour k≥1), montrer que : (n+1)3<Sn≤1+n⋅35 pour tout n≥1. (On admettra que uk≤35 pour tout k≥1.)
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126
Suite bornée, récurrence forte et convergence — niveau difficile
Difficile
Corrigé
Énoncé
Exercice 6
On considère la suite (tn)n∈N définie par : t0=3 et tn+1=tn+2tn+6 pour tout n∈N.
Calculer t1, t2 et t3. Émettre une conjecture sur l'encadrement de tn.
Démontrer par récurrence que 1≤tn≤3 pour tout n∈N.
a. Montrer que tn+1−6=(tn−6)×tn+21. b. En déduire que ∣tn+1−6∣≤31×∣tn−6∣. c. Montrer par récurrence que ∣tn−6∣≤(31)n×∣t0−6∣.
En déduire que la suite (tn) converge et calculer sa limite.
On considère la suite (sn) définie par sn=tn+1−tn. Étudier le signe de sn selon la position de tn par rapport à 6, puis déduire que les suites extraites (t2n) et (t2n+1) sont respectivement monotones (sans nécessairement déterminer leur sens — justifier brièvement).
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127
Démonstration par récurrence et étude d'une suite complexe
Difficile
Corrigé
Énoncé
Exercice 5 — Suite récurrente, monotonie et convergence
On considère la suite (an)n∈N définie par : a0=0 et an+1=2+an pour tout n∈N.
(On rappelle que x désigne la racine carrée positive.)
Calculer a1, a2 et a3 (valeurs exactes ou arrondi à 10−3).
Démontrer par récurrence que pour tout n∈N : 0≤an≤2.
Démontrer par récurrence que la suite (an) est croissante, c'est-à-dire que an+1≥an pour tout n∈N.
En déduire que la suite (an) est convergente. On notera l sa limite. Déterminer l en résolvant l'équation l=2+l. Justifier le choix de la valeur de l.
Soit (bn)n∈N la suite définie par bn=2−an pour tout n∈N. a. Montrer que bn+1≤21×bn pour tout n∈N. b. En déduire que 0≤bn≤2×(21)n, puis que n→+∞limbn=0.
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130
Démonstration par récurrence et encadrement — niveau difficile
Difficile
Corrigé
Énoncé
Exercice 6
On considère la suite (un)n∈N définie par : u0=3 et un+1=un+1un2 pour tout n∈N.
Calculer u1 et u2. Ces valeurs suggèrent-elles que la suite est décroissante ?
Montrer par récurrence que pour tout n∈N : un>1.
Montrer que la suite (un) est strictement décroissante.
En déduire que la suite (un) est convergente. On admettra que sa limite ℓ vérifie ℓ=ℓ+1ℓ2 et on calculera les valeurs possibles de ℓ. Laquelle est cohérente avec les résultats précédents ?
On pose wn=un1 pour tout n∈N. Montrer que (wn) est croissante et majorée par 1. Que peut-on en conclure ?
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154
Problème concret avec des suites
Difficile
Corrigé
Énoncé
Une petite entreprise de Marrakech fabrique des tapis. Le coût de production d'un tapis est de 200 dirhams, et chaque tapis vendu rapporte 300 dirhams. Si l'entreprise prévoit de produire n tapis par mois, exprimez le bénéfice en fonction de n et montrez que ce bénéfice forme une suite arithmétique.
Bloqué sur cet exercice ? Prof Hicham t'explique pas à pas.
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156
Résolution d'un problème avec une suite
Difficile
Corrigé
Énoncé
Une ville du Maroc a une population de 50 000 habitants qui augmente de 5% chaque année. Modélisez cette situation avec une suite géométrique et déterminez la population après 10 ans.