Introduction :
Vous préparez un devoir surveillé de Terminale spécialité sur les suites et l’analyse ? Cette fiche d’entraînement avec corrigé détaillé rassemble 4 exercices de type bac, adaptés de sujets officiels récents (2022 à 2025), qui mobilisent ensemble toutes les notions du début d’année.
Au programme : suites définies par récurrence un+1 = f(un), raisonnement par récurrence, limites de fonctions et asymptotes, continuité et théorème des valeurs intermédiaires, dérivation (fonctions composées) et convexité. Deux exercices comportent un algorithme Python de seuil à corriger, une question classique du bac.
Les exercices sont adaptés des sujets du bac Centres étrangers 2024, Polynésie 2024, Polynésie 2022 et Métropole – Amérique du Nord 2025. Chaque question est accompagnée de son barème (4 exercices × 5 points), et le corrigé, placé à la suite de l’énoncé dans le même PDF, détaille chaque raisonnement.
Notre conseil : traitez la fiche en 2 heures, dans les conditions d’un devoir, avant de consulter le corrigé. Pour revoir les notions, retrouvez le cours sur la dérivation et la convexité et la fiche d’exercices n°5.
Mode d’emploi
Cherchez chaque exercice sur une feuille avant d’ouvrir le corrigé : c’est en cherchant qu’on progresse. Cliquez ensuite sur « Corrigé » sous l’exercice pour vérifier votre méthode.
Les quatre exercices sont adaptés de sujets officiels du baccalauréat (source indiquée sous chaque titre). Les questions marquées « complément » sont ajoutées pour l’entraînement. Barème : 4 × 5 points, durée conseillée 2 heures.
Exercice 1 · Limites, convexité et TVI (5 points) ★★★
D’après Bac spécialité, Centres étrangers, sujet 2, 6 juin 2024, Exercice 2.
On considère la fonction
définie sur l’intervalle
par
. On note
sa courbe représentative dans un repère orthonormé.
- a) (0,5 pt) Déterminer la limite de
en
.
b) (0,25 pt) Interpréter graphiquement ce résultat. - (0,5 pt) Déterminer la limite de
en
et interpréter graphiquement le résultat. - a) (0,5 pt) Montrer que
est dérivable sur
et que, pour tout
:
.
b) (0,5 pt) En déduire le sens de variation de
et dresser son tableau de variations complet. - On admet que
est deux fois dérivable sur
et que, pour tout
:
.
a) (0,75 pt) Étudier la convexité de
sur
.
b) (0,5 pt) Déterminer une équation de la tangente
à
au point d’abscisse
.
c) (0,5 pt) En déduire que, pour tout réel
:
. - a) (0,5 pt) Démontrer que l’équation
admet une unique solution
sur
.
b) (0,5 pt) Justifier que
, puis donner un encadrement de
d’amplitude
.
Corrigé
1. a)
et, pour
,
. Par quotient :
.
b) La courbe
admet une asymptote verticale d’équation
.
2.
et
, donc par quotient
. La droite d’équation
est asymptote horizontale à
en
.
3. a)
avec
et
, dérivables sur
, et
ne s’annule pas sur cet intervalle :
est dérivable et
![]()
b) Pour
:
,
et
, donc
. La fonction
est strictement décroissante sur
.
| || | |||
4. a)
; le trinôme
a pour discriminant
, il est donc du signe de
, c’est-à-dire strictement positif ; enfin, pour
,
. Donc
sur
:
est concave sur
.
b)
et
. La tangente a pour équation
, soit
.
c)
est concave sur
, donc
est située en dessous de chacune de ses tangentes, en particulier de
: pour tout
,
. En multipliant par
, l’inégalité change de sens :
pour tout
.
5. a)
est continue (car dérivable) et strictement décroissante sur
, avec
et
. Ainsi
réalise une bijection de
sur
. Comme
, d’après le corollaire du théorème des valeurs intermédiaires, l’équation
admet une unique solution
sur
.
b)
et
est strictement décroissante, donc
; de plus
. À la calculatrice :
et
, donc
.
Exercice 2 · Suite récurrente u(n+1) = f(u(n)) (5 points) ★★★
D’après Bac spécialité, Polynésie, sujet 1, 19 juin 2024, Exercice 4.
On considère la fonction
définie sur
par
, et la suite
définie par
et, pour tout entier naturel
,
. L’objectif est de conjecturer en partie A, puis de démontrer en partie B, le comportement de
.
Partie A — Conjectures
- (0,5 pt) Recopier et compléter la fonction Python <code>suite(n)</code>, qui prend en paramètre le rang
et renvoie la valeur du terme
.
def suite(n):
u = ...
for i in range(n):
...
return u
- (0,25 pt) L’appel <code>suite(2)</code> renvoie <code>1.3333333333333333</code>. Justifier cet affichage par un calcul.
- (0,25 pt) On obtient : <code>suite(5)</code>
; <code>suite(10)</code>
; <code>suite(20)</code>
. Émettre une conjecture sur le sens de variation et sur la convergence de
.
Partie B — Démonstrations
- (0,5 pt) Montrer que
est croissante sur
. - (1 pt) Démontrer par récurrence que, pour tout entier naturel
:
. - a) (0,5 pt) Montrer que, pour tout
:
.
b) (0,5 pt) Résoudre l’équation
sur
. - (1 pt) Démontrer que
est convergente et déterminer sa limite. - (0,5 pt) Le comportement de la suite serait-il le même en choisissant
? Justifier.
Corrigé
Partie A
1. Ligne 2 : <code>u = 3</code> ; ligne 4 : <code>u = 4/(5 – u)</code>.
2.
puis
, ce qui correspond à l’affichage.
3. On conjecture que
est décroissante et qu’elle converge vers 1.
Partie B
1.
est dérivable sur
et
:
est strictement croissante sur
.
2. Soit
: «
».
- Initialisation.
et
:
, donc
est vraie. - Hérédité. Supposons
vraie pour un entier
. Comme
est croissante sur
, on obtient
, soit
puisque
et
. Donc
est vraie. - Conclusion. Par récurrence,
pour tout
.
3. a) Pour
,
et :
.
b)
, d’où
et
, tous deux dans
:
.
4. D’après B.2,
est décroissante et minorée par
: elle converge (théorème de la convergence monotone) vers un réel
avec
. Comme
est continue en
et
, en passant à la limite on obtient
, donc
. Puisque
:
.
5. Non. Si
, alors
et, par une récurrence immédiate,
pour tout
: la suite est constante et converge vers
(point fixe de
), et non vers
.
Exercice 3 · Une population d’oiseaux (5 points) ★★★
D’après Bac spécialité, Polynésie, sujet 2, 5 mai 2022, Exercice 3.
Au début de l’année 2021, une colonie d’oiseaux comptait 40 individus. L’observation conduit à modéliser l’évolution de la population par la suite
définie par
et, pour tout entier naturel
:
, où
désigne le nombre d’individus au début de l’année
. On note
la fonction définie sur
par
, de sorte que
.
- (0,25 pt) Donner une estimation, selon ce modèle, du nombre d’oiseaux au début de l’année 2022.
- (0,5 pt) Résoudre dans l’intervalle
l’équation
. - a) (0,75 pt) Démontrer que
est croissante sur
et dresser son tableau de variations.
b) (1 pt) Démontrer par récurrence que, pour tout entier naturel
:
.
c) (0,5 pt) En déduire que la suite
est convergente.
d) (1 pt) Déterminer la limite
de la suite
. Interpréter le résultat dans le contexte de l’exercice. - On considère la fonction Python ci-dessous.
def seuil(p):
n = 0
u = 40
while u < p:
n = n + 1
u = 0.008 * u * (200 - u)
return n
a) (0,5 pt) On saisit <code>seuil(100)</code> : le programme ne renvoie aucune valeur. Expliquer pourquoi, à l’aide de la question 3.
b) (0,5 pt) (complément) Pour quelles valeurs de <code>p</code> le programme s’arrête-t-il ? Modifier la fonction pour qu’elle renvoie <code>-1</code> lorsque la valeur de <code>p</code> ne permet pas d’arrêt, puis donner, en l’interprétant, la valeur renvoyée par <code>seuil(74)</code>.
Corrigé
1.
: environ 51 oiseaux au début de 2022.
2.
ou
.
.
3. a)
donc
. Or
:
sur
(nulle seulement en 100), donc
est croissante sur
.
et
.
b) Soit
: «
». Initialisation :
. Hérédité : si
est vraie,
étant croissante sur
:
, soit
:
est vraie. Conclusion :
pour tout
.
c) La suite
est croissante et majorée par 100 : elle est convergente (convergence monotone).
d) Sa limite
vérifie
. La fonction
(polynôme) est continue sur
; en passant à la limite dans
, on obtient
, donc
. Comme
:
. Interprétation : à long terme, la population se stabilise autour de 75 oiseaux.
4. a) La boucle tourne tant que
. Or
est croissante et converge vers 75, donc
pour tout
(une suite croissante est majorée par sa limite). La condition <code>u < 100</code> est toujours vraie : la boucle est infinie et le programme ne renvoie rien.
b)
étant strictement croissante,
; comme
, aucun terme n’est égal à 75, donc
pour tout
. Le programme s’arrête donc si et seulement si
(et renvoie 0 si
). Correction possible :
def seuil(p):
if p >= 75: # la suite ne dépasse jamais 75
return -1
n = 0
u = 40
while u < p:
n = n + 1
u = 0.008 * u * (200 - u)
return n
et
: <code>seuil(74)</code> renvoie
. C’est au début de l’année
2027 que la colonie atteint au moins 74 oiseaux.
Exercice 4 · Deux suites, une même limite (5 points) ★★★
D’après Bac spécialité, Métropole – Amérique du Nord (septembre), sujet 1, 9 septembre 2025, Exercice 3.
L’objectif de cet exercice est d’étudier la convergence de deux suites vers une même limite.
Partie A
On considère la fonction
définie sur
par
, et la suite
définie par
et, pour tout entier naturel
,
.
- (0,5 pt) Justifier le tableau de variations ci-dessous.
- (0,75 pt) Démontrer par récurrence que, pour tout entier naturel
:
. En déduire que
converge. - (0,5 pt) Déterminer la limite de
. - On considère la fonction Python suivante.
from math import sqrt
def rang(a):
n = 0
u = 6
while u >= a:
n = n + 1
u = sqrt(3*u - 2)
return n
a) (0,25 pt) Justifier que <code>rang(2.000001)</code> renvoie une valeur.
b) (0,5 pt) Déterminer les valeurs du réel
pour lesquelles <code>rang(a)</code> renvoie une valeur.
c) (0,25 pt) (complément) Corriger la fonction pour qu’elle ne puisse jamais tourner indéfiniment (on renverra <code>None</code> dans les cas problématiques).
Partie B
On considère la suite
définie par
et, pour tout entier naturel
,
. On admet que, pour tout
,
.
- (0,25 pt) Calculer
. - Pour tout entier naturel
, on pose
.
a) (0,5 pt) Démontrer que
est géométrique de raison
et préciser son premier terme.
b) (0,5 pt) Exprimer
en fonction de
, puis montrer que
.
c) (0,25 pt) En déduire la limite de
.
d) (0,5 pt) Déterminer le plus petit entier
tel que
.
Partie C
(0,25 pt) On admet que
est décroissante. Déterminer le plus petit entier
tel que, pour tout
, les termes
et
appartiennent tous deux à l’intervalle
.
Corrigé
Partie A
1. Sur
,
;
avec
est donc dérivable et
:
est strictement croissante.
et, par composition,
. Le tableau est justifié.
2. Soit
: «
». Initialisation :
,
et
. Hérédité : si
est vraie,
étant croissante sur
:
, soit
. Conclusion :
est vraie pour tout
. La suite est décroissante et minorée par 2 : elle converge.
3. Sa limite
vérifie
et,
étant continue sur
,
:
(car
)
. Comme
:
.
4. a)
converge vers
: l’intervalle
contient la limite, donc il contient tous les termes à partir d’un certain rang. La condition <code>u >= a</code> finit par être fausse et la fonction renvoie une valeur (on trouve
à la calculatrice).
b) Si
: même raisonnement, la fonction s’arrête (elle renvoie 0 si
). Si
: pour tout
,
, la condition reste toujours vraie et la boucle est infinie. Conclusion : <code>rang(a)</code> renvoie une valeur si et seulement si
.
c) On ajoute un test en début de fonction :
from math import sqrt
def rang(a):
if a <= 2: # la suite ne passe jamais sous 2
return None
n = 0
u = 6
while u >= a:
n = n + 1
u = sqrt(3*u - 2)
return n
Partie B
1.
.
2. a) Pour tout
:
![Rendered by QuickLaTeX.com \[w_{n+1}=\frac{v_{n+1}-1}{v_{n+1}-2}=\frac{2-\frac{2}{v_n}}{1-\frac{2}{v_n}}=\frac{\frac{2(v_n-1)}{v_n}}{\frac{v_n-2}{v_n}}=2\times\frac{v_n-1}{v_n-2}=2\,w_n.\]](https://missionmaths360.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-d7086a78d1d12f7d753bad73b127adf4_l3.png)
est géométrique de raison 2, de premier terme
.
b)
. De
on tire
; or
, donc
et
.
c)
donc
et
. Comme
, on obtient
.
d)
. Ainsi
. Comme
et
, le plus petit entier cherché est
(
et
).
Partie C
Pour tout
,
et
: seule la borne
compte. Les deux suites sont décroissantes ; à la calculatrice
et
, donc
dès que
; et
dès que
. Donc
.
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Pour aller plus loin
Mission Maths 360 – Comprendre, s’entraîner et progresser en mathématiques.
