Exercice 2 · Bac Mathématiques Centres étrangers (Afrique) 2023 (jour 2)
Thème : Suites : récurrence, convergence et limites · Tiré du sujet Jour 2 (2023)
Énoncé
Exercice 2 (6 points)
On considère la fonction définie sur par .
Le but de cet exercice est d'étudier la convergence de la suite définie par: et pour tout entier naturel .
Partie A: Étude d'une fonction auxiliaire
On considère la fonction définie sur par .
1.
Déterminer la limite de la fonction en .
On admet que la limite de la fonction en est .
2.
Étudier les variations de la fonction sur .
3. a.
Démontrer que, dans l'intervalle , l'équation admet une unique solution .
3. b.
Déterminer un encadrement de d'amplitude .
< <
Partie B: Étude de la suite
On admet que la fonction est strictement croissante sur .
1.
Soit un nombre réel. Montrer que si alors .
2. a.
Démontrer par récurrence que pour tout entier naturel :
2. b.
En déduire que la suite converge.

Corrigé
Corrigé établi d’après les éléments de correction officiels
1. Déterminer la limite de la fonction g en -1,5.
Réponse :
2. Étudier les variations de la fonction g sur ]-1,5 ; +inf[.
Réponse : est strictement croissante sur et strictement décroissante sur .
3. a. Démontrer que, dans l'intervalle ]-0,5 ; +inf[, l'équation g(x) = 0 admet une unique solution alpha.
Réponse : D'après le corollaire du théorème des valeurs intermédiaires, l'équation admet une unique solution sur .
3. b. Déterminer un encadrement de alpha d'amplitude 10^-2.
Réponse :
1. Soit x un nombre réel. Montrer que si x dans [-1 ; alpha] alors f(x) dans [-1 ; alpha].
Réponse : Comme est strictement croissante, , avec et , d'où .
2. a. Démontrer par récurrence que pour tout entier naturel n : -1 <= u_n <= u_(n+1) <= alpha.
Réponse : Par récurrence : initialisation vérifiée car , et hérédité assurée par la croissance de sur .
2. b. En déduire que la suite (u_n) converge.
Réponse : La suite est croissante et majorée par , donc elle converge en vertu du théorème de convergence monotone.
En déduire que la suite converge.
Réponse : La suite est croissante et majorée par , donc d'après le théorème de convergence monotone, elle converge.
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