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Évaluation de progression · Chapitre 2

Devoir sur 20 : Suites numériques

Devoir d'une heure, noté sur 20 points, sans calculatrice, construit comme l'épreuve anticipée : 6 points d'automatismes, 12 points d'exercices, 2 points de maîtrise de la langue. Seuil proposé : 10/20. Corrigé et barème à la fin.

Sujet

Partie 1 : automatismes (6 points)

Réponses courtes, sans justification. Chaque question vaut 1 point.

  1. Soit un=3n2−1u_n = 3n^2 - 1. Calculer u4u_4.
  2. Soit u0=2u_0 = 2 et un+1=2un+3u_{n+1} = 2u_n + 3. Calculer u2u_2.
  3. Soit un=5n−2u_n = 5n - 2. Exprimer un+1u_{n+1} en fonction de nn.
  4. Donner le contenu de la liste [2 * n for n in range(4)].
  5. La suite un=3−2nu_n = 3 - 2n est-elle croissante ou décroissante ?
  6. Une quantité de 5050 tonnes baisse de 20 %20\,\%. Quelle est la nouvelle quantité ?

Exercice 1 : un château de cartes (5 points)

On construit un château de cartes à nn étages : des paires de cartes appuyées l'une contre l'autre, et des cartes posées à plat entre deux étages. On note cnc_n le nombre de cartes d'un château à nn étages. On a c1=2c_1 = 2, c2=7c_2 = 7 et c3=15c_3 = 15.

Pour passer de nn à n+1n + 1 étages, on ajoute 3n+23n + 2 cartes.

  1. Écrire la relation entre cn+1c_{n+1} et cnc_n, puis calculer c4c_4. (1 point)
  2. Montrer que la suite (cn)(c_n) est strictement croissante. (1 point)
  3. On admet que cn=n(3n+1)2c_n = \dfrac{n(3n + 1)}{2}. Vérifier cette formule pour n=3n = 3, puis calculer c10c_{10}. (1 point)
  4. Montrer que cn+1−cn=3n+2c_{n+1} - c_n = 3n + 2 à partir de cette formule. (1 point)
  5. Avec un jeu de 5252 cartes, combien d'étages peut-on construire au plus ? (1 point)

Exercice 2 : le sel de déneigement (7 points)

En hiver, une commune dispose de 4040 tonnes de sel. Chaque semaine, elle utilise la moitié de son stock, puis elle reçoit une livraison de 6060 tonnes. On note unu_n le stock, en tonnes, au bout de nn semaines, avec u0=40u_0 = 40.

  1. Justifier que un+1=0,5 un+60u_{n+1} = 0{,}5\,u_n + 60, puis calculer u1u_1, u2u_2, u3u_3 et u4u_4. (1,5 point)

  2. Conjecturer le sens de variation de la suite et sa limite éventuelle. (1 point)

  3. Expliquer, à l'aide de la situation, pourquoi le nombre conjecturé est cohérent. (1 point)

  4. Vérifier que un+1−un=0,5 (120−un)u_{n+1} - u_n = 0{,}5\,(120 - u_n). En déduire le signe de un+1−unu_{n+1} - u_n lorsque un≤120u_n \leq 120. (1 point)

  5. On considère la fonction suivante.

    def seuil(s):
        n = 0
        u = 40
        while u < s:
            u = 0.5 * u + 60
            n = n + 1
        return n
    

    a. Que renvoie seuil(115) ? Que signifie ce résultat dans la situation ? (1 point)
    b. Sachant que u6=118,75u_6 = 118{,}75 et u7=119,375u_7 = 119{,}375, que renvoie seuil(119) ? (0,5 point)
    c. Que se passe-t-il si l'on demande seuil(130) ? (1 point)

Maîtrise de la langue (2 points)

La qualité de la rédaction est évaluée sur l'ensemble de la copie : orthographe, construction des phrases, vocabulaire mathématique, organisation du raisonnement.

Corrigé et barème (après avoir cherché)

Partie 1

  1. u4=3×16−1=47u_4 = 3 \times 16 - 1 = 47.
  2. u1=7u_1 = 7, puis u2=2×7+3=17u_2 = 2 \times 7 + 3 = 17.
  3. un+1=5(n+1)−2=5n+3u_{n+1} = 5(n + 1) - 2 = 5n + 3.
  4. [0, 2, 4, 6]
  5. Décroissante : un+1−un=−2<0u_{n+1} - u_n = -2 < 0.
  6. 50×0,8=4050 \times 0{,}8 = 40 tonnes.

Exercice 1

1. (1 pt) cn+1=cn+3n+2c_{n+1} = c_n + 3n + 2. Donc c4=c3+3×3+2=15+11=26c_4 = c_3 + 3 \times 3 + 2 = 15 + 11 = 26.

2. (1 pt) Pour tout entier n≥1n \geq 1, cn+1−cn=3n+2>0c_{n+1} - c_n = 3n + 2 > 0. La suite est donc strictement croissante.

3. (1 pt) Pour n=3n = 3 : 3×102=15\dfrac{3 \times 10}{2} = 15, ce qui est bien c3c_3. Puis c10=10×312=155c_{10} = \dfrac{10 \times 31}{2} = 155.

4. (1 pt) cn+1−cn=(n+1)(3n+4)−n(3n+1)2=3n2+7n+4−3n2−n2=6n+42=3n+2c_{n+1} - c_n = \dfrac{(n + 1)(3n + 4) - n(3n + 1)}{2} = \dfrac{3n^2 + 7n + 4 - 3n^2 - n}{2} = \dfrac{6n + 4}{2} = 3n + 2.

5. (1 pt) La suite est croissante, c5=5×162=40c_5 = \dfrac{5 \times 16}{2} = 40 et c6=6×192=57c_6 = \dfrac{6 \times 19}{2} = 57. Comme 40≤52<5740 \leq 52 < 57, on peut construire au plus 55 étages.

Exercice 2

1. (1,5 pt) Utiliser la moitié du stock, c'est multiplier par 0,50{,}5. On ajoute ensuite les 6060 tonnes livrées. Donc un+1=0,5 un+60u_{n+1} = 0{,}5\,u_n + 60. On trouve u1=80u_1 = 80, u2=100u_2 = 100, u3=110u_3 = 110 et u4=115u_4 = 115.

2. (1 pt) Les termes augmentent : la suite semble croissante. Les écarts entre les termes se réduisent de moitié à chaque fois (4040, 2020, 1010, 55) : la suite semble tendre vers 120120.

3. (1 pt) Lorsque le stock vaut 120120 tonnes, la commune en utilise la moitié, soit 6060 tonnes, et elle en reçoit 6060 : le stock ne change plus.

4. (1 pt) un+1−un=0,5 un+60−un=60−0,5 un=0,5 (120−un)u_{n+1} - u_n = 0{,}5\,u_n + 60 - u_n = 60 - 0{,}5\,u_n = 0{,}5\,(120 - u_n). Si un≤120u_n \leq 120, alors 120−un≥0120 - u_n \geq 0, donc un+1−un≥0u_{n+1} - u_n \geq 0.

5.a (1 pt) u3=110<115u_3 = 110 < 115 et u4=115u_4 = 115 : la boucle s'arrête dès que u≥115u \geq 115, donc seuil(115) renvoie 44. Au bout de 44 semaines, le stock atteint pour la première fois au moins 115115 tonnes.

5.b (0,5 pt) u6=118,75<119u_6 = 118{,}75 < 119 et u7=119,375≥119u_7 = 119{,}375 \geq 119 : seuil(119) renvoie 77.

5.c (1 pt) Si la suite tend vers 120120 en restant en dessous, le stock n'atteint jamais 130130 tonnes. La condition u < 130 reste toujours vraie : la boucle ne s'arrête pas.

Maîtrise de la langue

(2 pts) La note de service de l'épreuve anticipée (11 septembre 2026, NOR MENE2622640N) consacre deux points sur vingt « à la maîtrise des normes orthographiques et syntaxiques ainsi qu'à la capacité à formuler un raisonnement et à utiliser un vocabulaire juste et adapté ». Son annexe observe quatre dimensions : l'orthographe, la syntaxe et la construction des phrases, le lexique, la mise en forme et l'organisation de la réflexion.

Dans ce devoir, on attend par exemple : une phrase de conclusion aux questions 5 de chaque exercice, avec l'unité ; les mots justes (terme, rang, conjecture, seuil, strictement croissante) ; la distinction entre ce qui est conjecturé et ce qui est démontré ; des connecteurs qui montrent le raisonnement (donc, or, comme, on en déduit).

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