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Maths sans spécialité 1ʳᵉ

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Suites géométriques et croissance exponentielle

Coefficient multiplicateur, évolutions successives et puissances (rappels de seconde), suite géométrique définie par récurrence, raison, terme de rang n, évolution à taux constant et intérêts composés, sens de variation, représentation graphique et problèmes de seuil, sans calculatrice.

À propos de cette page
Des exercices corrigés classés par cas et par difficulté : coefficients multiplicateurs et puissances calculées à la main, adhérents d’une association, termes de proche en proche, raison lue au tableur, fréquentation d’un musée, cotisation d’un club de voile, intérêts composés ou simples, réserve qui se vide, lecture graphique, tableau de puissances et fonction Python qui compte les semaines. Les questions « Justifier » ont leur rédaction attendue.

24 exercices, classés par cas comme le cours. Écris ta réponse, puis « Vérifier ».

Cas 1Rappels de seconde : coefficient multiplicateur, évolutions successives, puissances

Réflexe — taux → coefficient multiplicateur, produit des coefficients pour des évolutions successives, puis taux = (CM − 1) × 100. Revoir la méthode →

Exercice 1★★★Facile

Donne le coefficient multiplicateur ou le taux d’évolution.

  1. Hausse de 12% : CM=
    CM=1+12100=1,12.
  2. Baisse de 35% : CM=
    CM=1−35100=0,65 : il reste 65% de la valeur.
  3. Hausse de 150% : CM=
    CM=1+1,5=2,5 : la grandeur est multipliée par 2,5 (une hausse de 100% la doublerait).
  4. CM=0,72 : baisse de %
    1−0,72=0,28 : c’est une baisse de 28%.
  5. CM=1,045 : hausse de %
    1,045−1=0,045 : c’est une hausse de 4,5%.
Exercice 2★★★Facile

Calcule à la main.

  1. 1,32=
    1,32=1,3×1,3=1,69.
  2. 0,23=
    0,2×0,2=0,04, puis 0,04×0,2=0,008.
  3. 0,93=
    0,92=0,81, puis 0,81×0,9=0,729.
  4. 10×0,53=
    0,53=0,125, donc 10×0,125=1,25. On calcule la puissance avant le produit.
  5. 24×26 s’écrit 2k avec k=
    qm×qp=qm+p : 24×26=24+6=210=1024.
Exercice 3★★★Moyen

Évolutions successives. Réponds par un pourcentage, sans le symbole %.

  1. Une hausse de 25% puis une baisse de 20% : évolution globale de %
    CM=1,25×0,8=1 : la grandeur revient exactement à sa valeur de départ, l’évolution globale est nulle.
  2. Deux baisses successives de 30% : baisse globale de %
    CM=0,7×0,7=0,49 : il reste 49%, la baisse globale est de 51% (et non de 60%).
  3. Une hausse de 40% puis une hausse de 5% : hausse globale de %
    CM=1,4×1,05=1,47 : hausse globale de 47%.
  4. Le chiffre d’affaires d’une entreprise baisse de 15% une année, puis augmente de 15% l’année suivante. Un élève conclut qu’il est revenu à sa valeur initiale. Expliquer son erreur. Évolution globale : %
    Rédaction attendue. Les évolutions successives se traduisent par un produit de coefficients multiplicateurs, pas par une somme de taux. Ici CM=0,85×1,15=0,9775, et 0,9775−1=−0,0225 : le chiffre d’affaires a baissé de 2,25% sur les deux ans. La hausse de 15% porte sur une valeur déjà diminuée : elle rapporte moins que ce que la baisse avait retiré.
Exercice 4★★★Difficile

Une association de randonnée compte 250 adhérents. Leur nombre augmente de 20% chaque année pendant trois ans.

  1. Coefficient multiplicateur global sur les trois ans :
    Trois hausses de 20% : CM=1,23=1,2×1,2×1,2=1,728.
  2. Hausse globale : %
    1,728−1=0,728 : hausse globale de 72,8%.
  3. Nombre d’adhérents au bout de trois ans :
    250×1,728=432 adhérents. Contrôle de proche en proche : 250×1,2=300, 300×1,2=360, 360×1,2=432.
  4. Un adhérent affirme : « trois hausses de 20%, c’est 60% de plus ». Justifier qu’il se trompe. Nombre d’adhérents que donnerait son calcul :
    Rédaction attendue. Son calcul donnerait 250×1,6=400 adhérents. Mais chaque hausse de 20% porte sur le nombre de l’année précédente, qui a déjà augmenté : la deuxième année, 20% de 300, soit 60 adhérents de plus, et non 50. Les coefficients se multiplient : 1,23=1,728, soit 72,8% de plus et 432 adhérents.

Cas 2Suite géométrique : définition par récurrence et raison

Réflexe — calculer u(n+1) ÷ u(n) en gardant n : constant → géométrique de raison ce nombre ; deux quotients différents → elle ne l’est pas. Revoir la méthode →

Exercice 5★★★Facile

Calcule le terme demandé de proche en proche.

  1. u0=3 et un+1=4un : u3=
    u1=12, u2=48, u3=192 : on multiplie par 4 à chaque rang.
  2. v0=800 et vn+1=0,5vn : v4=
    v1=400, v2=200, v3=100, v4=50 : on divise par 2 à chaque rang.
  3. w1=10 et wn+1=1,2wn : w3=
    Le premier terme est de rang 1 : w2=12, puis w3=12×1,2=14,4.
  4. t0=1 et tn+1=2tn+3 : t2=
    t1=2×1+3=5, puis t2=2×5+3=13. Cette suite n’est pas géométrique : t1t0=5 mais t2t1=2,6.
Exercice 6★★★Facile

Donne la raison ou le terme demandé.

  1. La suite 6 ; 30 ; 150 ; 750 est géométrique : raison
    306=15030=750150=5 : on multiplie par 5 à chaque rang.
  2. wn=7×1,6n : raison
    La suite est de la forme u0×qn : premier terme 7, raison 1,6.
  3. Pour cette même suite, w2=
    w2=7×1,62=7×2,56=17,92.
  4. Au tableur, B2 contient 40 et B3 la formule =B2*1,5, recopiée vers le bas. Nombre affiché en B5 :
    B3 affiche 60, B4 affiche 90, B5 affiche 135 : la ligne 2 est le rang 0, donc B5 contient u3=40×1,53=40×3,375=135.
  5. Au tableur, B2 contient 2000 et la formule =B2*q est recopiée vers le bas ; B5 affiche 686. Raison q=
    B5 contient u3=2000×q3, donc q3=6862000=0,343. Or 0,73=0,49×0,7=0,343 et q>0 : q=0,7.
Exercice 7★★★Moyen

On considère la suite (un) définie pour tout entier naturel n par un=23n.

  1. Démontrer que (un) est géométrique. Contrôle : raison q=
    Rédaction attendue. Pour tout entier naturel n, un+1=23(n+1)=23n+3=23×23n. Les termes sont strictement positifs et un+1un=23=8 : ce quotient ne dépend pas de n, la suite (un) est géométrique de raison 8.
  2. u0=
    u0=20=1 : (un) est la suite géométrique de premier terme 1 et de raison 8, et un=8n.
  3. u2=
    u2=26=64, ou u2=82=64.
  4. u10 s’écrit 2k avec k=
    u10=23×10=230 : k=30.
Exercice 8★★★Difficile

Pour chaque suite, écris arithmétique, géométrique ou aucune.

  1. 9 ; 17 ; 25 ; 33, en continuant de la même façon :
    On ajoute 8 à chaque rang : suite arithmétique de raison 8. Elle n’est pas géométrique : 179≈1,89 alors que 2517≈1,47.
  2. Le loyer d’un studio, qui augmente de 2% par an :
    Chaque année, le loyer est multiplié par 1,02 : suite géométrique de raison 1,02.
  3. Le loyer d’un garage, qui augmente de 15 € par an :
    Chaque année, on ajoute 15 € : suite arithmétique de raison 15.
  4. sn=3n+1 :
    Rédaction attendue. s0=2, s1=4, s2=10. Les différences s1−s0=2 et s2−s1=6 ne sont pas égales : la suite n’est pas arithmétique. Les quotients s1s0=2 et s2s1=2,5 ne sont pas égaux : elle n’est pas géométrique. Le « +1 » empêche 3n+1 d’être géométrique.

Cas 3Terme de rang n

Réflexe — u(n) = u(0) × q^n ; avec u(1), u(n) = u(1) × q^(n − 1) ; de u(p) à u(n), on multiplie (n − p) fois par q. Revoir la méthode →

Exercice 9★★★Facile

Calcule le terme demandé avec la formule du terme de rang n.

  1. (an) géométrique, a0=9 et q=4 : a5=
    a5=9×45=9×1024=9216.
  2. (bn) géométrique, b1=48 et q=0,5 : b7=
    Le premier terme est de rang 1 : bn=48×0,5n−1, donc b7=48×0,56=4864=0,75.
  3. cn=0,2×7n : c3=
    c3=0,2×73=0,2×343=68,6.
  4. (dn) géométrique, d0=3000 et q=0,1 : d4=
    d4=3000×0,14=3000×0,0001=0,3.
Exercice 10★★★Facile

On connaît un terme et la raison de la suite géométrique (un).

  1. Raison 3 et u2=4 : u5=
    De u2 à u5, on multiplie 3 fois par 3 : u5=4×33=4×27=108.
  2. Raison 0,5 et u3=40 : u0=
    u3=u0×0,53, donc u0=400,125=320 : pour redescendre, on divise.
  3. Raison 1,5 et u4=81 : u2=
    u4=u2×1,52, donc u2=812,25=36. Contrôle : 36×1,5=54 et 54×1,5=81.
  4. Raison 2 et u1=0,75 : u6=
    u6=u1×25=0,75×32=24.
Exercice 11★★★Moyen

(un) est une suite géométrique à termes strictement positifs telle que u2=36 et u6=182,25.

  1. Montrer que la raison vaut 1,5. Contrôle : q4=
    Rédaction attendue. Pour une suite géométrique, u6u2=q6−2=q4, donc q4=182,2536=5,0625. Or 1,52=2,25 et 2,252=5,0625, donc 1,54=5,0625. La suite est à termes strictement positifs, sa raison est positive : q=1,5.
  2. u0=
    u2=u0×q2, donc u0=362,25=16.
  3. u3=
    u3=u2×q=36×1,5=54.
  4. Exprimer un en fonction de n. Contrôle : u5=
    Le premier terme est de rang 0 : un=16×1,5n. Et u5=u3×1,52=54×2,25=121,5 ; contrôle : 121,5×1,5=182,25=u6.
Exercice 12★★★Difficile

Un musée accueille 40000 visiteurs en 2026 et prévoit une hausse de 5% de sa fréquentation chaque année. On note Vn le nombre de visiteurs prévu l’année 2026+n. On donne 1,058≈1,477.

  1. Justifier que (Vn) est géométrique et exprimer Vn en fonction de n. Contrôle : V1=
    Rédaction attendue. Augmenter de 5%, c’est multiplier par 1,05 : pour tout n, Vn+1=1,05×Vn. La suite (Vn) est géométrique de raison 1,05 et de premier terme V0=40000, donc Vn=40000×1,05n. Contrôle : V1=40000×1,05=42000.
  2. Nombre de visiteurs prévu en 2034, arrondi à la centaine :
    2034 correspond à n=8 : V8=40000×1,058≈40000×1,477=59080, soit environ 59100 visiteurs.
  3. Hausse globale de la fréquentation entre 2026 et 2034, arrondie à 0,1% : %
    Le coefficient global est 1,058≈1,477 : hausse d’environ 47,7%, et non de 8×5=40%.
  4. Première année où la fréquentation prévue dépasse 45000 visiteurs :
    V2=42000×1,05=44100<45000 et V3=44100×1,05=46305>45000. La suite est croissante : le seuil est franchi pour n=3, soit en 2026+3=2029.

Cas 4Évolution à taux constant et intérêts composés

Réflexe — + t % par période : raison 1 + t/100 ; − t % : raison 1 − t/100 ; u(n) = u(0) × q^n ; taux global (q^n − 1) × 100. Revoir la méthode →

Exercice 13★★★Facile

Donne la raison de la suite géométrique qui modélise chaque situation.

  1. Une population d’oiseaux augmente de 6% par an : q=
    q=1+6100=1,06.
  2. Le prix d’un ordinateur baisse de 11% par an : q=
    q=1−11100=0,89.
  3. Un capital placé à 2,5% par an à intérêts composés : q=
    q=1+2,5100=1,025.
  4. Une quantité diminue de moitié chaque heure : q=
    Diminuer de moitié, c’est multiplier par 0,5 (une baisse de 50%).
  5. Une surface triple chaque année : q=
    Tripler, c’est multiplier par 3 : une hausse de 200%.
Exercice 14★★★Facile

La cotisation annuelle d’un club de voile est de 240 € et augmente de 12% chaque année. On donne 1,122=1,2544 et 1,124≈1,5735.

  1. Cotisation au bout de 2 ans, arrondie au centime : €
    La cotisation suit une suite géométrique de premier terme 240 et de raison 1,12 : 240×1,2544=301,056, soit 301,06 €.
  2. Cotisation au bout de 4 ans, arrondie au centime : €
    240×1,124≈240×1,5735≈377,64 €.
  3. Hausse globale en 4 ans, arrondie à 0,1% : %
    Le coefficient global est 1,124≈1,5735 : hausse d’environ 57,4%, et non de 4×12=48%.
Exercice 15★★★Moyen

Un capital de 5000 € est placé à 4% par an. On donne 1,0410≈1,4802.

  1. À intérêts composés, capital au bout de 2 ans : €
    5000×1,04=5200, puis 5200×1,04=5408 € : la deuxième année, les intérêts portent aussi sur les 200 € d’intérêts de la première.
  2. À intérêts simples, capital au bout de 2 ans : €
    Les intérêts annuels sont toujours 4% de 5000, soit 200 € : 5000+2×200=5400 €.
  3. Justifier que les capitaux à intérêts composés forment une suite géométrique, et ceux à intérêts simples une suite arithmétique. Capital à intérêts composés au bout de 10 ans, à l’euro près : €
    Rédaction attendue. À intérêts composés, le capital est multiplié chaque année par 1,04 : Cn+1=1,04Cn, suite géométrique de raison 1,04 et Cn=5000×1,04n. À intérêts simples, on ajoute chaque année 200 € : Sn+1=Sn+200, suite arithmétique de raison 200 et Sn=5000+200n. Au bout de 10 ans : C10≈5000×1,4802=7401 €.
  4. Écart entre les deux placements au bout de 10 ans, à l’euro près : €
    S10=5000+2000=7000 €, donc l’écart vaut environ 7401−7000=401 € : il grandit chaque année.
Exercice 16★★★Difficile

Une réserve contient 1500 litres de solution. Chaque semaine, on en prélève 12%. On note vn le volume restant, en litres, au bout de n semaines ; ainsi v0=1500. On donne 0,885≈0,528, 0,8810≈0,2785 et 0,8811≈0,2451.

  1. Justifier que (vn) est géométrique et donner son sens de variation. Contrôle : v1= L
    Rédaction attendue. Prélever 12%, c’est conserver 88% du volume : vn+1=0,88vn. La suite est géométrique de raison 0,88 et de premier terme 1500, donc vn=1500×0,88n. Comme v0>0 et 0<0,88<1, elle est strictement décroissante. Contrôle : v1=1500×0,88=1320 L.
  2. Volume restant au bout de 5 semaines, arrondi au litre : L
    v5=1500×0,885≈1500×0,528=792 L.
  3. Pourcentage du volume initial prélevé en 5 semaines, arrondi à 1% : %
    Il reste environ 52,8% du volume (0,885≈0,528) : on en a prélevé environ 47%, et non 5×12=60%.
  4. Au bout de combien de semaines le volume restant passe-t-il sous 400 litres ?
    v10≈1500×0,2785≈417,75 L et v11≈1500×0,2451≈367,65 L. Comme v10>400 et v11<400, et que la suite est décroissante, le volume passe sous 400 litres au bout de 11 semaines.

Cas 5Sens de variation et représentation graphique

Réflexe — termes positifs : q > 1 croissante, 0 < q < 1 décroissante, q = 1 constante ; sur un graphique, q = u(1) ÷ u(0). Revoir la méthode →

Exercice 17★★★Facile

Donne le sens de variation : écris croissante, décroissante ou constante.

  1. un=3×1,7n :
    u0=3>0 et q=1,7>1 : la suite est strictement croissante.
  2. vn=500×0,97n :
    v0=500>0 et 0<0,97<1 : la suite est strictement décroissante (baisse de 3% par étape), malgré son grand premier terme.
  3. w0=0,5 et wn+1=1,01wn :
    Raison 1,01>1 et premier terme positif : strictement croissante, même si elle augmente lentement (+1% par étape).
  4. La valeur d’un objet qui perd 2% de sa valeur chaque année :
    Raison 0,98, comprise entre 0 et 1 : la suite des valeurs est strictement décroissante.
  5. zn=12×1n :
    Raison 1 : tous les termes valent 12, la suite est constante.
Exercice 18★★★Facile

Les points représentent les premiers termes d’une suite géométrique (un).024681012141601234nuₙ

  1. u0=
    Le point d’abscisse 0 a pour ordonnée 16.
  2. Raison q=
    On lit u1=8 : q=u1u0=816=0,5. Contrôle : u2=4, u3=2, u4=1, on divise bien par 2 à chaque rang.
  3. u7=
    u7=16×0,57=16128=0,125.
  4. La suite est (écris croissante ou décroissante)
    u0>0 et 0<0,5<1 : la suite est strictement décroissante. Les points se rapprochent de l’axe des abscisses sans jamais l’atteindre.
Exercice 19★★★Moyen

La suite (pn) est définie par p0=2400 et, pour tout entier naturel n, pn+1=0,85pn.

  1. Démontrer que pn+1−pn=−0,15pn et en déduire le sens de variation. La suite est
    Rédaction attendue. (pn) est géométrique de premier terme 2400>0 et de raison 0,85>0 : tous ses termes sont strictement positifs. Pour tout n, pn+1−pn=0,85pn−pn=−0,15pn. Comme pn>0, cette différence est strictement négative : (pn) est strictement décroissante.
  2. p2=
    p1=2400×0,85=2040, puis p2=2040×0,85=1734.
  3. p2−p1=
    p2−p1=1734−2040=−306. On retrouve −0,15×2040=−306.
Exercice 20★★★Difficile

On considère les suites définies pour tout entier naturel n par an=100+20n et gn=100×1,2n. On donne 1,22=1,44, 1,23=1,728 et 1,24=2,0736.

  1. a3=
    a3=100+20×3=160.
  2. g3=
    g3=100×1,728=172,8.
  3. Justifier que les points (n;gn) ne sont pas alignés. Contrôle : g2−g1=
    Rédaction attendue. g0=100, g1=120, g2=144. Les montées g1−g0=20 et g2−g1=24 ne sont pas égales : la suite n’est pas arithmétique, ses points ne sont pas alignés. Les points (n;an), eux, sont alignés sur la droite y=20x+100.
  4. Plus petit entier n⩾1 tel que gn>an :
    Pour n=1 : g1=120 et a1=120, il y a égalité, pas dépassement. Pour n=2 : g2=144>a2=140. La réponse est n=2 ; ensuite l’écart ne fait que grandir (g4=207,36 contre a4=180).

Cas 6Problèmes de seuil

Réflexe — u(0) × q^n > A ⟺ q^n > A ÷ u(0) ; premier rang qui convient (calcul de proche en proche, tableau, boucle), vérification du rang précédent. Revoir la méthode →

Exercice 21★★★Facile

Calcule les termes de proche en proche et donne le plus petit entier n qui convient.

  1. u0=5 et raison 2 : plus petit n tel que un>200 :
    5 ; 10 ; 20 ; 40 ; 80 ; 160 ; 320 : u5=160⩽200 et u6=320>200, donc n=6.
  2. v0=729 et raison 13 : plus petit n tel que vn<10 :
    729 ; 243 ; 81 ; 27 ; 9 : v3=27⩾10 et v4=9<10, donc n=4.
  3. w0=64 et raison 1,5 : plus petit n tel que wn⩾486 :
    64 ; 96 ; 144 ; 216 ; 324 ; 486 : w4=324<486 et w5=486. L’inégalité est large : w5=486 convient, n=5.
Exercice 22★★★Facile

On donne les valeurs suivantes, arrondies au dix-millième.

n1234
1,1n1,11,211,3311,4641
n5678
1,1n1,61051,77161,94872,1436

  1. Plus petit n tel que 1,1n>1,5 :
    1,14=1,4641<1,5 et 1,15≈1,6105>1,5 : n=5.
  2. Plus petit n tel que 200×1,1n>350 :
    200×1,1n>350⟺1,1n>350200=1,75. Or 1,15≈1,6105 et 1,16≈1,7716 : n=6.
  3. Plus petit n tel que 400×1,1n⩾800 :
    400×1,1n⩾800⟺1,1n⩾2. Or 1,17≈1,9487 et 1,18≈2,1436 : n=8. Une grandeur qui augmente de 10% par an double en 8 ans.
  4. Un capital placé à 10% par an à intérêts composés est multiplié par plus de 1,9 au bout de combien d’années ?
    Le capital est multiplié par 1,1n : 1,16≈1,7716<1,9 et 1,17≈1,9487>1,9 : au bout de 7 ans.
Exercice 23★★★Moyen

Deux offres sont proposées pour un capital de 4800 €. Offre A : le capital augmente de 2,3% chaque année. Offre B : on ajoute 130 € au capital chaque année. On note An et Bn les capitaux, en euros, au bout de n années. On donne 1,02310≈1,25533, 1,02314≈1,37486 et 1,02315≈1,40648.

  1. Exprimer An et Bn en fonction de n, en précisant la nature de chaque suite. Contrôle : B10= €
    Rédaction attendue. Offre A : on multiplie chaque année par 1+2,3100=1,023 ; (An) est géométrique de raison 1,023 et An=4800×1,023n. Offre B : on ajoute chaque année 130 € ; (Bn) est arithmétique de raison 130 et Bn=4800+130n. Contrôle : B10=4800+1300=6100 €.
  2. A10, à l’euro près : €
    A10≈4800×1,25533≈6025,58, soit environ 6026 € : au bout de 10 ans, l’offre B est encore la meilleure.
  3. Première valeur de n pour laquelle l’offre A rapporte plus que l’offre B :
    A14≈4800×1,37486≈6599,33 € et B14=4800+1820=6620 € : B est encore devant. A15≈4800×1,40648≈6751,10 € et B15=4800+1950=6750 € : A passe devant au bout de 15 ans, et l’écart se creuse ensuite, car une croissance exponentielle finit toujours par l’emporter sur une croissance linéaire.
Exercice 24★★★Difficile

Le nombre d’utilisateurs d’une application est de 2000 à son lancement, et il augmente de 30% par semaine. On considère la fonction Python suivante.
def semaines(S):
    n = 0
    u = 2000
    while u <= S:
        u = u * 1.3
        n = n + 1
    return n

  1. Valeur de u après deux passages dans la boucle :
    2000×1,3=2600, puis 2600×1,3=3380.
  2. Valeur renvoyée par semaines(5000) :
    La boucle continue tant que u⩽5000 : u prend les valeurs 2000 ; 2600 ; 3380 ; 4394 ; 5712,2. Après 4 passages, u=5712,2>5000 : la fonction renvoie 4, le premier nombre de semaines où l’application dépasse 5000 utilisateurs.
  3. Valeur renvoyée par semaines(9000) :
    On continue : 5712,2×1,3=7425,86⩽9000, puis 7425,86×1,3=9653,618>9000. La fonction renvoie 6.
  4. Justifier que le nombre d’utilisateurs a plus que doublé au bout de 3 semaines, mais pas au bout de 2. Contrôle : 1,33=
    Rédaction attendue. Au bout de n semaines, le nombre d’utilisateurs est multiplié par 1,3n. Or 1,32=1,69<2 : pas encore doublé au bout de 2 semaines (3380 utilisateurs). Et 1,33=1,69×1,3=2,197>2 : plus que doublé au bout de 3 semaines (4394 utilisateurs, plus que 4000).
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