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Exercices — Suites & Statistiques

Génération & variation · Arithmétique & géométrique · Caractéristiques de dispersion

Première Série A · Format Bac : QCM · Situation d'intégration · Problème

0 exercices affichés

Chapitre IV — Suites numériques : génération et variation

1

QCM — Génération et variation d’une suite

Facile QCM
Débloquer

Exercice 1 — QCM (chaque question : une seule bonne réponse parmi a, b, c, d)

1) Soit $f(x)=3x-2$ et $u_n=f(n)$ pour tout $n$. $u_3$ vaut :
a) 5   b) 7   c) 9   d) 1

2) Soit $u_0=2$ et $u_{n+1}=3u_n+1$. $u_2$ vaut :
a) 19   b) 22   c) 25   d) 7

3) Soit $v_n=8-2n$. $v_{n+1}-v_n$ vaut :
a) $-2$   b) $2$   c) $-2n$   d) $8$

4) Une suite $(w_n)$ vérifie $w_{n+1}-w_n=4$ pour tout $n$. La suite $(w_n)$ est :
a) croissante   b) décroissante   c) constante   d) on ne peut pas savoir

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1
Réponse : b. $u_3=f(3)=3\times3-2=7$.
2
Réponse : b. $u_1=3\times2+1=7$, $u_2=3\times7+1=22$.
3
Réponse : a. $v_{n+1}-v_n=8-2(n+1)-(8-2n)=-2$.
4
Réponse : a. $w_{n+1}-w_n=4>0$ pour tout $n$ : la suite est croissante.
2

Situation d’intégration — Programme de reboisement près de Dédougou

Moyen Situation
Débloquer

Exercice 2 — Situation d'intégration

Une ONG suit le nombre total d'arbres plantés dans le cadre d'un programme de reboisement près de Dédougou. Le nombre cumulé d'arbres plantés après $n$ années, noté $u_n$, vérifie $u_0=200$ (arbres plantés la première année) et, pour tout $n$, $u_{n+1}=u_n+150$ (150 nouveaux arbres plantés chaque année, qui s'ajoutent au total).

Consigne : Calculer $u_1$, $u_2$ et $u_3$, étudier le sens de variation de la suite $(u_n)$, et dire si ce modèle est cohérent avec un programme de reboisement mené sans interruption.

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1
Calcul des premiers termes. $u_1=u_0+150=350$, $u_2=u_1+150=500$, $u_3=u_2+150=650$.
2
Sens de variation. Pour tout $n$, $u_{n+1}-u_n=150>0$ : la suite $(u_n)$ est strictement croissante.
3
Cohérence du modèle. Le nombre cumulé d'arbres augmente chaque année sans jamais diminuer, ce qui correspond bien à un programme de reboisement continu : les arbres déjà plantés restent comptabilisés, et de nouveaux s'ajoutent chaque année.
3

Problème — Suites et conjecture

Difficile Problème

Problème.

Partie A. Soit $f(x)=2x^2-1$ et $u_n=f(n)$ pour tout $n\in\mathbb N$.
1) Calculer $u_0$, $u_1$ et $u_2$.
2) Exprimer $u_{n+1}-u_n$ en fonction de $n$, et en déduire le sens de variation de $(u_n)$.

Partie B. Soit $(v_n)$ définie par $v_0=3$ et, pour tout $n$, $v_{n+1}=2v_n-1$.
3) Calculer $v_1$, $v_2$, $v_3$ et $v_4$.
4) En observant les écarts entre termes consécutifs, conjecturer une expression de $v_n$ en fonction de $n$, puis vérifier cette conjecture pour $n=0,1,2,3,4$.

A.1
$u_0=f(0)=-1$, $u_1=f(1)=2-1=1$, $u_2=f(2)=8-1=7$.
A.2
$u_{n+1}-u_n=2(n+1)^2-1-(2n^2-1)=2(n^2+2n+1)-2n^2=4n+2$. Pour tout $n\geqslant0$, $4n+2>0$ : la suite $(u_n)$ est strictement croissante.
B.3
$v_1=2\times3-1=5$, $v_2=2\times5-1=9$, $v_3=2\times9-1=17$, $v_4=2\times17-1=33$.
B.4 (a)
Écarts consécutifs : $5-3=2$, $9-5=4$, $17-9=8$, $33-17=16$ — ces écarts doublent à chaque étape ($2,4,8,16$, soit $2^{n+1}$). On conjecture $v_n=2^{n+1}+1$.
B.4 (b)
Vérification : $n=0$, $2^1+1=3=v_0$ ✓ ; $n=1$, $2^2+1=5=v_1$ ✓ ; $n=2$, $2^3+1=9=v_2$ ✓ ; $n=3$, $2^4+1=17=v_3$ ✓ ; $n=4$, $2^5+1=33=v_4$ ✓ — la conjecture est vérifiée sur les cinq premiers termes.

Chapitre V — Suites arithmétiques et géométriques

1

QCM — Arithmétique et géométrique

Facile QCM
Débloquer

Exercice 1 — QCM (chaque question : une seule bonne réponse parmi a, b, c, d)

1) Suite arithmétique de premier terme $u_0=10$ et de raison $r=-4$. $u_7$ vaut :
a) $-18$   b) $18$   c) $-30$   d) $38$

2) Suite géométrique de premier terme $u_0=5$ et de raison $q=2$. $u_4$ vaut :
a) 40   b) 80   c) 20   d) 160

3) Suite arithmétique $u_0=3$, $r=2$. La somme $S=u_0+u_1+\cdots+u_9$ (10 termes) vaut :
a) 120   b) 210   c) 240   d) 110

4) $1+2+\cdots+15$ vaut :
a) 105   b) 120   c) 135   d) 225

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1
Réponse : a. $u_7=u_0+7r=10+7\times(-4)=10-28=-18$.
2
Réponse : b. $u_4=u_0\times q^4=5\times16=80$.
3
Réponse : a. $u_9=u_0+9r=3+18=21$. $S=10\times\dfrac{u_0+u_9}2=10\times\dfrac{3+21}2=10\times12=120$.
4
Réponse : b. $1+2+\cdots+15=\dfrac{15\times16}2=120$.
2

Situation d’intégration — Épargne d’un artisan de Koudougou

Moyen Situation
Débloquer

Exercice 2 — Situation d'intégration

Un artisan de Koudougou dépose $30\,000$ FCFA sur un compte d'épargne la première année. Chaque année suivante, il augmente son dépôt de $10\%$ par rapport à l'année précédente : les dépôts successifs suivent donc une suite géométrique $(u_n)$ de raison $q=1{,}1$, avec $u_0=30\,000$.

Consigne : Donner l'expression de $u_n$ en fonction de $n$, calculer $u_4$ (dépôt de la 5e année, arrondi au FCFA près), puis calculer la somme totale déposée sur 5 ans ($u_0$ à $u_4$, arrondie au FCFA près).

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1
Expression. $u_n=u_0\times q^n=30\,000\times1{,}1^n$.
2
Calcul de $u_4$. $1{,}1^4=1{,}4641$, donc $u_4=30\,000\times1{,}4641=43\,923$ FCFA.
3
Somme sur 5 ans. $S=u_0\times\dfrac{q^5-1}{q-1}=30\,000\times\dfrac{1{,}1^5-1}{0{,}1}$.
4
$1{,}1^5=1{,}61051$, donc $S=30\,000\times\dfrac{0{,}61051}{0{,}1}=30\,000\times6{,}1051=183\,153$ FCFA (arrondi au FCFA près).
3

Problème — Comparer arithmétique et géométrique

Difficile Problème

Problème.

Partie A. Une suite arithmétique a pour premier terme $u_0=6$ et pour raison $r=5$.
1) Calculer $u_{15}$.
2) Calculer la somme $S=u_0+u_1+\cdots+u_{15}$.

Partie B. Une suite géométrique a pour premier terme $v_0=4$ et pour raison $q=\dfrac12$.
3) Calculer $v_5$.
4) Calculer la somme $T=v_0+v_1+\cdots+v_5$.

Partie C.
5) Sans calcul supplémentaire, comparer en une phrase le comportement des deux suites $(u_n)$ et $(v_n)$ pour de grandes valeurs de $n$.

A.1
$u_{15}=u_0+15r=6+15\times5=6+75=81$.
A.2
$S=16\times\dfrac{u_0+u_{15}}2=16\times\dfrac{6+81}2=16\times43{,}5=696$ (16 termes, de $u_0$ à $u_{15}$).
B.3
$v_5=v_0\times q^5=4\times\left(\dfrac12\right)^5=\dfrac4{32}=\dfrac18=0{,}125$.
B.4
$T=v_0\times\dfrac{q^6-1}{q-1}=4\times\dfrac{\left(\frac12\right)^6-1}{\frac12-1}=4\times\dfrac{\frac1{64}-1}{-\frac12}=4\times\dfrac{-\frac{63}{64}}{-\frac12}=4\times\dfrac{63}{32}=\dfrac{252}{32}=7{,}875$.
C.5
La suite arithmétique $(u_n)$ croît indéfiniment sans limite (vers $+\infty$), tandis que la suite géométrique $(v_n)$, de raison $\dfrac12$ comprise entre 0 et 1, décroît vers $0$ : deux comportements opposés pour de grandes valeurs de $n$.

Chapitre VI — Statistiques : caractéristiques de dispersion

1

QCM — Caractéristiques de dispersion

Facile QCM
Débloquer

Exercice 1 — QCM (chaque question : une seule bonne réponse parmi a, b, c, d)

1) Série : $3,5,7,9$. L'étendue vaut :
a) 4   b) 6   c) 9   d) 3

2) Série de moyenne 8 : $6,7,9,10$. L'écart-moyen vaut :
a) 1   b) 1,5   c) 2   d) 6

3) La formule simplifiée de la variance est :
a) $V=\dfrac1n\sum x_i-\bar x$   b) $V=\left(\dfrac1n\sum x_i^2\right)-\bar x^2$   c) $V=\sqrt{\dfrac1n\sum x_i^2}$   d) $V=\bar x^2-\dfrac1n\sum x_i$

4) Si $\sigma=3$, alors la variance $V$ vaut :
a) 9   b) 6   c) 3   d) 1,5

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1
Réponse : b. Étendue $=9-3=6$.
2
Réponse : b. Écarts à la moyenne : $-2,-1,1,2$. Écart-moyen $=\dfrac{2+1+1+2}4=\dfrac64=1{,}5$.
3
Réponse : b. $V=\left(\dfrac1n\sum x_i^2\right)-\bar x^2$ (« moyenne des carrés moins carré de la moyenne »).
4
Réponse : a. $\sigma=\sqrt V\Rightarrow V=\sigma^2=3^2=9$.
2

Situation d’intégration — Rendements agricoles dans le Yatenga

Moyen Situation
Débloquer

Exercice 2 — Situation d'intégration

Deux champs de mil dans la province du Yatenga ont produit, sur 5 années successives, les rendements suivants (en sacs de 100 kg) :
Champ A : $18,\;20,\;19,\;21,\;22$
Champ B : $12,\;25,\;15,\;28,\;20$

Consigne : Calculer la moyenne de chaque champ, calculer l'écart-type de chaque champ à l'aide de la formule simplifiée, et conclure sur la régularité de chaque champ pour aider l'agriculteur à décider lequel privilégier en cas de mauvaise saison.

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1
Moyennes. Champ A : $\dfrac{18+20+19+21+22}5=\dfrac{100}5=20$. Champ B : $\dfrac{12+25+15+28+20}5=\dfrac{100}5=20$ — les deux champs ont exactement la même moyenne.
2
Variance du champ A. $\sum x_i^2=324+400+361+441+484=2\,010$. $V_A=\dfrac{2\,010}5-20^2=402-400=2$, donc $\sigma_A=\sqrt2\approx1{,}41$.
3
Variance du champ B. $\sum x_i^2=144+625+225+784+400=2\,178$. $V_B=\dfrac{2\,178}5-20^2=435{,}6-400=35{,}6$, donc $\sigma_B=\sqrt{35{,}6}\approx5{,}97$.
4
Conclusion. Même moyenne (20 sacs) mais dispersion très différente : le champ A est beaucoup plus régulier ($\sigma_A\approx1{,}41$) que le champ B ($\sigma_B\approx5{,}97$). Pour sécuriser le revenu en cas de mauvaise saison, mieux vaut privilégier le champ A, même si le champ B a parfois un meilleur rendement ponctuel (28 sacs).
3

Problème — Dispersion et transformation des données

Difficile Problème

Problème. On relève les notes sur 20 obtenues par 5 élèves à un devoir : $8,\;10,\;10,\;12,\;15$.

Partie A.
1) Calculer la moyenne de cette série.
2) Calculer l'étendue de cette série.

Partie B.
3) Calculer la variance à l'aide de la formule simplifiée.
4) En déduire l'écart-type, arrondi au centième.

Partie C.
5) Le professeur décide d'ajouter 2 points de bonus à chaque note. Sans refaire tous les calculs, donner la nouvelle moyenne et le nouvel écart-type, en justifiant.

A.1
$\bar x=\dfrac{8+10+10+12+15}5=\dfrac{55}5=11$.
A.2
Étendue $=15-8=7$.
B.3
$\sum x_i^2=64+100+100+144+225=633$. $V=\dfrac{633}5-11^2=126{,}6-121=5{,}6$.
B.4
$\sigma=\sqrt{5{,}6}\approx2{,}37$.
C.5
Nouvelle moyenne : $11+2=13$ (ajouter une constante à toutes les valeurs ajoute la même constante à la moyenne). Nouvel écart-type : inchangé, $\sigma\approx2{,}37$ — ajouter la même constante à toutes les valeurs ne modifie pas les écarts entre elles, donc ni la dispersion ni l'écart-type.
Mode hors-ligne — données en cache