Corrigé – Métropole 2023 J2 (accessible) – Exercice 2

Thème : Suites, modélisation.

Partie A : Premier modèle

Population d’insectes : augmentation de 60% par mois. u0 = 0,1 (million).

1. Expression de un

Suite géométrique de raison 1,6 : un+1 = 1,6 un.

un = 0,1 × 1,6n

2. Limite

1,6 > 1, donc lim n→+∞1,6n = +∞.

lim n→+∞un = +∞

3. Seuil un > 0,4

                                                                ln 4
0,1 × 1,6n >  0,4  ⇐ ⇒  1,6n > 4 ⇐ ⇒   n ln (1,6) > ln4  ⇐ ⇒  n >  -------≈  2,95
                                                               ln (1,6)

n = 3

Au bout de 3 mois, la population dépasse 400 000, l’équilibre est préservé.

Partie B : Second modèle

vn+1 = 1,6 vn − 1,6 vn2, v 0 = 0,1. f(x) = 1,6x − 1,6x2.

1. Calcul de v1

v1 = 1,6 × 0,1 − 1,6 × 0,12 = 0,16 − 0,016 = 0,144

v1 = 0,144 million, soit 144 000 insectes

2. a. Points fixes

f (x ) = x ⇐ ⇒   1,6x − 1,6x2 =  x ⇐ ⇒   0,6x − 1,6x2 = 0  ⇐ ⇒  x (0,6 − 1,6x) = 0

x = 0 ou x = 0,375

2. b. Variations de f sur [0 ; 1
2]

f′(x) = 1,6 − 3,2x.

f′(x) ≥ 0 ⟺ 1,6 ≥ 3,2x ⟺ x ≤12.

f est croissante sur [0 ; 1
2].

3. a. Récurrence : 0 ≤ vn ≤ vn+1 ≤1
2

Initialisation : v0 = 0,1, v1 = 0,144, 0 ≤ 0,1 ≤ 0,144 ≤ 0,5. Vrai.

Hérédité : Soit k ∈ ℕ. Supposons 0 ≤ vk ≤ vk+1 ≤1
2.

f croissante sur [0 ; 12], donc f(0) ≤ f(vk) ≤ f(vk+1) ≤ f( )
 12.

f(0) = 0, f(vk) = vk+1, f(vk+1) = vk+2, f(  )
  12 = 0,4 ≤12.

Donc 0 ≤ vk+1 ≤ vk+2 ≤1
2. Hérédité vraie.

Conclusion : La propriété est vraie pour tout n ∈ ℕ.

3. b. Convergence

(vn) est croissante et majorée par 1
2, donc d’après le théorème de convergence monotone, (vn) converge vers ℓ ≤1
2.

3. c. Limite

ℓ est un point fixe de f : ℓ = 0 ou ℓ = 0,375.

v0 = 0,1 > 0 et (vn) croissante, donc ℓ≠0.

lim n→+∞vn = 0,375

À long terme, 375 000 insectes, jamais 400 000. L’équilibre est respecté.

4. Algorithme seuil

a. seuil(0.4) ne renvoie rien car vn < 0,4 pour tout n.

b. seuil(0.35) renvoie 6 car v5 < 0,35 et v6 > 0,35.