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Préparer l'épreuve anticipée de mathématiques · Partie 2 — exercices

Évolutions et suites

Au 1er janvier, Lucas a 120 € sur son livret et ajoute 15 € chaque mois. Hugo, lui, voit son épargne augmenter de 20 % chaque mois. Qui sera le premier à dépasser 300 € ? Dans la partie 2 de l'épreuve anticipée, on te demande presque toujours de reconnaître le type d'évolution, de l'écrire avec une suite, puis de répondre à une question de seuil. Pas de calculatrice : les nombres sont choisis pour que les calculs restent simples.

Pourcentages et coefficients multiplicateurs

Une évolution de $t\ \%$ correspond au coefficient multiplicateur $CM = 1 + \dfrac{t}{100}$.

  • Hausse de $25\ \%$ : $CM = 1{,}25$.

  • Baisse de $20\ \%$ : $CM = 1 - 0{,}20 = 0{,}8$.

Pourquoi multiplier ? Parce que la seconde évolution s'applique au prix déjà modifié, pas au prix initial.

Entraîne-toi★☆☆Pas commencé
Un jeu vidéo est vendu $75\ €$. Pendant les soldes, son prix baisse de $20\ \%$. En fin de période de soldes, le magasin applique une nouvelle remise de $10\ \%$ sur le…

Un jeu vidéo est vendu $75\ €$. Pendant les soldes, son prix baisse de $20\ \%$. En fin de période de soldes, le magasin applique une nouvelle remise de $10\ \%$ sur le prix soldé.

  1. Calculer le prix du jeu après la première baisse.

  2. Calculer le prix du jeu après la seconde remise.

  3. Déterminer le taux d'évolution global du prix par rapport au prix initial de $75\ €$.

  4. Après la première baisse de $20\ \%$, de quel pourcentage le prix devrait-il augmenter pour revenir à $75\ €$ ? Justifier.

Résoudre

Suites arithmétiques : ajouter toujours la même quantité

Lucas part de $120\ €$ et ajoute $15\ €$ chaque mois. On note $u(n)$ la somme après $n$ mois : $u(0)=120$, $u(1)=135$, $u(2)=150$…

Pourquoi cette formule ? Pour passer du rang $0$ au rang $n$, on ajoute $n$ fois la raison $r$.

Le sens de variation se lit sur $r$ : la suite est croissante si $r>0$, décroissante si $r<0$. Les points $(n\ ;\ u(n))$ sont alignés : c'est une fonction affine dont le coefficient directeur est $r$.

On peut aussi représenter la suite : les points $(n\ ;\ u_n)$ sont alignés sur une droite. Pour un seuil, on lit graphiquement l'abscisse du premier point situé au-dessus (ou en dessous) de la valeur cherchée. De même, pour une suite géométrique, les points forment une courbe qui monte de plus en plus vite si $q>1$.

Entraîne-toi★☆☆Pas commencé
Lucas décide d'économiser pour s'acheter un vélo. Le 1er janvier, il dispose de $120\ €$ sur son livret. Ensuite, il ajoute $15\ €$ à la fin de chaque mois. On note…

Lucas décide d'économiser pour s'acheter un vélo. Le 1er janvier, il dispose de $120\ €$ sur son livret. Ensuite, il ajoute $15\ €$ à la fin de chaque mois. On note $u(n)$ la somme, en euros, dont dispose Lucas $n$ mois après le 1er janvier. On a donc $u(0)=120$.

  1. Calculer $u(1)$ et $u(2)$.

  2. Justifier que la suite $(u(n))$ est une suite arithmétique et donner sa raison.

  3. Exprimer $u(n)$ en fonction de $n$.

  4. Calculer la somme dont dispose Lucas $10$ mois après le 1er janvier.

  5. Le vélo coûte $300\ €$. Au bout de combien de mois Lucas pourra-t-il l'acheter ?

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Entraîne-toi★★☆Pas commencé
Camille place $2\,000\ €$ sur un livret à intérêts simples, au taux annuel de $3\ \%$. Les intérêts sont calculés chaque année sur le capital initial de $2\,000\ €$. On…

Camille place $2\,000\ €$ sur un livret à intérêts simples, au taux annuel de $3\ \%$. Les intérêts sont calculés chaque année sur le capital initial de $2\,000\ €$. On note $u_n$ le capital, en euros, au bout de $n$ années. On a donc $u_0=2\,000$.

  1. Calculer le montant des intérêts versés chaque année.

  2. Calculer $u_1$ et $u_2$.

  3. Montrer que $(u_n)$ est une suite arithmétique et exprimer $u_n$ en fonction de $n$.

  4. Calculer le capital de Camille au bout de $10$ ans.

  5. Au bout de combien d'années Camille disposera-t-elle d'au moins $2\,900\ €$ ?

  6. Dans un repère, on représente les points de coordonnées $(n\ ;\ u_n)$ pour $n$ entier naturel. Ces points sont-ils alignés ? Justifier.

Résoudre

Suites géométriques : multiplier toujours par le même coefficient

Une évolution de $t\ \%$ par période multiplie la quantité par $CM = 1+\dfrac{t}{100}$ à chaque période.

Ici, la raison $q$ est le coefficient multiplicateur $CM$. Pour aller du rang $0$ au rang $n$, on multiplie $n$ fois par $q$.

  • Si $q > 1$ : la suite est croissante (hausse).

  • Si $0 < q < 1$ : la suite est décroissante (baisse).

Entraîne-toi★☆☆Pas commencé
Dans un laboratoire de Lille, une colonie compte $1\,000$ bactéries à midi. Le nombre de bactéries augmente de $10\ \%$ chaque heure. On note $u_n$ le nombre de…

Dans un laboratoire de Lille, une colonie compte $1\,000$ bactéries à midi. Le nombre de bactéries augmente de $10\ \%$ chaque heure. On note $u_n$ le nombre de bactéries $n$ heures après midi. On a donc $u_0=1\,000$.

  1. Calculer $u_1$ et $u_2$.

  2. Justifier que la suite $(u_n)$ est géométrique et préciser sa raison.

  3. Exprimer $u_n$ en fonction de $n$.

  4. Calculer $u_3$. On rappelle que $1{,}1^3=1{,}331$.

  5. On donne le tableau de valeurs suivant, où les valeurs sont arrondies au centième.

$n$ 5 6 7 8 9
$1{,}1^n\approx$ 1,61 1,77 1,95 2,14 2,36

À partir de combien d'heures le nombre de bactéries aura-t-il doublé ?

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Entraîne-toi★★☆Pas commencé
Inès place $4\,000\ €$ sur un compte à intérêts composés, au taux annuel de $5\ \%$. On note $v_n$ le capital, en euros, au bout de $n$ années. On a donc $v_0=4\,000$.…

Inès place $4\,000\ €$ sur un compte à intérêts composés, au taux annuel de $5\ \%$. On note $v_n$ le capital, en euros, au bout de $n$ années. On a donc $v_0=4\,000$.

  1. Calculer $v_1$ et $v_2$.

  2. Justifier que $(v_n)$ est une suite géométrique et exprimer $v_n$ en fonction de $n$.

  3. Si le placement avait été à intérêts simples au même taux de $5\ \%$, quel serait le capital au bout de $2$ ans ? Comparer avec $v_2$.

  4. Préciser le sens de variation de la suite $(v_n)$. Justifier.

  5. On donne le tableau de valeurs suivant, où les valeurs sont arrondies au centième.

$n$ 10 12 14 15 16
$1{,}05^n\approx$ 1,63 1,80 1,98 2,08 2,18

Au bout de combien d'années le capital d'Inès aura-t-il dépassé $8\,000\ €$ ?

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Entraîne-toi★★★Pas commencé
On injecte à un patient une dose de $400$ mg d'un médicament. Chaque heure, la quantité de médicament présente dans le sang diminue de $20\ \%$. On note $u_n$ la…

On injecte à un patient une dose de $400$ mg d'un médicament. Chaque heure, la quantité de médicament présente dans le sang diminue de $20\ \%$. On note $u_n$ la quantité de médicament, en mg, présente $n$ heures après l'injection. On a donc $u_0=400$.

  1. Calculer $u_1$ et $u_2$.

  2. Justifier que $(u_n)$ est une suite géométrique, puis exprimer $u_n$ en fonction de $n$.

  3. Préciser le sens de variation de la suite $(u_n)$.

  4. Déterminer le taux d'évolution global de la quantité de médicament sur deux heures.

  5. On donne le tableau de valeurs suivant, où les valeurs sont arrondies au centième.

$n$ 5 6 7 8
$0{,}8^n\approx$ 0,33 0,26 0,21 0,17

Le médicament devient inefficace lorsque la quantité présente est inférieure ou égale à $100$ mg. Au bout de combien d'heures cela se produit-il ?

  1. Pour un autre médicament, la quantité est divisée par $4$ en deux heures, avec le même taux d'évolution horaire chaque heure. Déterminer ce taux d'évolution horaire.
Résoudre

Taux moyen et problème de seuil

Taux d'évolution moyen

Si une quantité subit $n$ évolutions identiques de coefficient $c$ et que le coefficient global vaut $CM_{global}$, alors $c^n = CM_{global}$, donc $c = CM_{global}^{1/n}$ (racine $n$-ième). Le taux moyen est $c-1$.

Problème de seuil

On cherche à partir de quel rang une suite dépasse une valeur. Sans calculatrice, on te donne un tableau de valeurs : on lit le premier rang qui convient.

Pour comparer une suite arithmétique et une suite géométrique, on place les deux dans un même tableau. Si $q>1$, la suite géométrique finit toujours par dépasser la suite arithmétique, même si elle démarre plus bas ; le tableau permet de trouver à partir de quel rang.

Retour au début : Lucas atteint $300\ €$ quand $120+15n \geqslant 300$, soit $n \geqslant 12$ mois ; Hugo, qui part de $100\ €$ à $+20\ \%$ par mois, a $100 \times 1{,}2^n$ ; avec $1{,}2^7 \approx 3{,}58$, il dépasse $300\ €$ dès $n=7$ mois, donc avant Lucas.

Entraîne-toi★★☆Pas commencé
Entre le 1er janvier 2024 et le 1er janvier 2026, la population d'une commune est passée de $20\,000$ à $28\,800$ habitants. 1. Calculer le coefficient multiplicateur…

Entre le 1er janvier 2024 et le 1er janvier 2026, la population d'une commune est passée de $20\,000$ à $28\,800$ habitants.

  1. Calculer le coefficient multiplicateur global, puis le taux d'évolution global de la population sur ces deux années.

  2. On suppose que la population a augmenté du même taux $t$ chaque année. Justifier que le coefficient multiplicateur annuel $c$ vérifie $c^2=1{,}44$, puis déterminer $t$.

  3. On suppose que la population continue d'augmenter de $20\ \%$ par an. Calculer la population au 1er janvier 2027.

  4. Dans cette commune, un loyer a augmenté de $8\ \%$ une année, puis de $5\ \%$ l'année suivante. Calculer le taux d'évolution global du loyer sur les deux années.

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Entraîne-toi★★★Pas commencé
Louise et Hugo économisent pour un voyage. Au mois $0$, Louise possède $200\ €$ et Hugo $100\ €$. Chaque mois, Louise ajoute $30\ €$ à son épargne. On note $u(n)$ la…

Louise et Hugo économisent pour un voyage. Au mois $0$, Louise possède $200\ €$ et Hugo $100\ €$.

  • Chaque mois, Louise ajoute $30\ €$ à son épargne. On note $u(n)$ la somme possédée par Louise au mois $n$.

  • Chaque mois, l'épargne de Hugo augmente de $20\ \%$. On note $v(n)$ la somme possédée par Hugo au mois $n$.

  • Calculer $u(1)$, $u(2)$, $v(1)$ et $v(2)$.

  • Préciser la nature des suites $(u(n))$ et $(v(n))$, puis exprimer $u(n)$ et $v(n)$ en fonction de $n$.

  • On donne le tableau de valeurs suivant, où les valeurs sont arrondies au centième.

$n$ 5 6 7 8 9 10
$1{,}2^n\approx$ 2,49 2,99 3,58 4,30 5,16 6,19
  1. a) Calculer $u(8)$ et donner une valeur approchée de $v(8)$. Qui possède la plus grande somme au mois $8$ ?
  1. b) Déterminer le premier mois où Hugo possède strictement plus d'argent que Louise. Justifier.
  1. Réaliser un schéma sur lequel apparaissent l'allure des nuages de points représentant $u(n)$ et $v(n)$ pour $n$ allant de $0$ à $10$, en faisant figurer le moment où Hugo dépasse Louise.
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Entraîne-toi★★★Pas commencé
Un club de sport de Nantes compte $500$ adhérents fin 2024. En 2025, le nombre d'adhérents augmente de $25\ \%$. En 2026, il diminue de $20\ \%$. 1. Calculer le nombre…

Un club de sport de Nantes compte $500$ adhérents fin 2024. En 2025, le nombre d'adhérents augmente de $25\ \%$. En 2026, il diminue de $20\ \%$.

  1. Calculer le nombre d'adhérents fin 2025, puis fin 2026.

  2. Déterminer le taux d'évolution global du nombre d'adhérents entre fin 2024 et fin 2026. Interpréter le résultat.

À partir de fin 2026, le club étudie deux scénarios. On note $n$ le nombre d'années écoulées depuis fin 2026.

  • Scénario A : le club gagne $30$ adhérents chaque année. On note $a_n$ le nombre d'adhérents.

  • Scénario B : le nombre d'adhérents augmente de $5\ \%$ chaque année. On note $b_n$ le nombre d'adhérents.

  • Exprimer $a_n$ et $b_n$ en fonction de $n$.

  • On donne le tableau de valeurs suivant, où les valeurs sont arrondies au centième.

$n$ 4 5 6 7
$1{,}05^n\approx$ 1,22 1,28 1,34 1,41
  1. a) Dans le scénario A, au bout de combien d'années le club compte-t-il au moins $650$ adhérents ?
  1. b) Dans le scénario B, au bout de combien d'années le club compte-t-il au moins $650$ adhérents ?
  1. c) Quel scénario permet d'atteindre $650$ adhérents le plus rapidement ?
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L'essentiel

  • Évolution de $t\ \%$ : $CM = 1+\dfrac{t}{100}$. Évolutions successives : on multiplie les $CM$. Évolution réciproque : $\dfrac{1}{CM}$.

  • Suite arithmétique de raison $r$ : $u(n+1)=u(n)+r$ et $u(n)=u(0)+nr$ (croissance linéaire, intérêts simples).

  • Suite géométrique de raison $q>0$ : $u_{n+1}=q\,u_n$ et $u_n=u_0\,q^n$ (croissance exponentielle, intérêts composés) ; croissante si $q>1$, décroissante si $0

  • Taux moyen sur $n$ périodes : $c = CM_{global}^{1/n}$, taux $= c-1$.

  • Problème de seuil : lire le premier rang qui convient dans un tableau de valeurs, puis rédiger une phrase de conclusion.

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