Enseignement scientifique • 1ère

Définition et calculs de termes
Suites arithmétiques et croissance linéaire

Concepts & Exercices
\(u_n = u_0 + nr\)
Terme général d'une suite arithmétique
Suite arithmétique
\(u_{n+1} = u_n + r\)
Avec raison r constante
Croissance linéaire
\(f(x) = ax + b\)
Similaire à la suite arithmétique
Somme des termes
\(S_n = \frac{(n+1)(u_0 + u_n)}{2}\)
Pour n+1 premiers termes
📈
Définition : Suite arithmétique : chaque terme est obtenu en ajoutant une constante r au précédent.
🔄
Relation de récurrence : \(u_{n+1} = u_n + r\) où r est la raison.
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Terme général : \(u_n = u_0 + nr\) où u₀ est le premier terme.
📊
Application : Modélisation de phénomènes avec croissance linéaire (population, température...).
💡
Conseil : Toujours identifier le premier terme u₀ et la raison r
🔍
Attention : La raison peut être positive, négative ou nulle
Astuce : Pour trouver r, soustraire deux termes consécutifs
📋
Méthode : Utiliser la formule générale pour calculer n'importe quel terme
Exercice 1
Soit (uₙ) une suite arithmétique avec u₀ = 3 et r = 4. Calculer u₁₀.
Exercice 2
Une suite arithmétique a pour premier terme u₀ = 7 et raison r = -2. Calculer u₅.
Exercice 3
Soit (vₙ) définie par v₀ = 1 et vₙ₊₁ = vₙ + 5. Calculer v₈.
Exercice 4
Une plante grandit de 2 cm chaque jour. Si elle mesure 10 cm le premier jour, quelle sera sa taille au 15ème jour ?
Exercice 5
La température diminue de 0.5°C chaque heure. Si elle est de 20°C à midi, quelle sera-t-elle à 18h ?
Exercice 6
Une population augmente de 50 individus par an. Si elle était de 1000 en 2020, combien y aura-t-il d'individus en 2025 ?
Exercice 7
Soit (wₙ) une suite arithmétique avec w₃ = 15 et w₇ = 27. Calculer la raison r et w₀.
Exercice 8
Un étudiant économise 15€ par mois. S'il commence avec 20€, combien aura-t-il au bout de 8 mois ?
Exercice 9
Un véhicule parcourt 60 km la première heure, puis 65 km chaque heure suivante. Quelle distance aura-t-il parcourue après 5 heures ?
Exercice 10
Un randonneur monte 100m la première heure, puis 120m chaque heure suivante. Quelle altitude atteindra-t-il après 6 heures si le départ est à 500m ?
Corrigé : Exercices 1 à 5
1 Calcul de u₁₀
Définition :

Suite arithmétique : Suite définie par un premier terme et une raison constante.

Méthode :

Utiliser la formule du terme général : \(u_n = u_0 + nr\)

Étape 1 : Identifier les paramètres

u₀ = 3, r = 4, n = 10

Étape 2 : Appliquer la formule

\(u_{10} = u_0 + 10r = 3 + 10 \times 4\)

Étape 3 : Effectuer le calcul

\(u_{10} = 3 + 40 = 43\)

Réponse finale :

\(u_{10} = 43\)

Règles appliquées :

Formule générale : \(u_n = u_0 + nr\) pour une suite arithmétique

Substitution : Remplacer les valeurs connues dans la formule

Calcul : Effectuer la multiplication et l'addition

2 Calcul de u₅
Définition :

Suite arithmétique décroissante : La raison est négative, donc la suite diminue.

Étape 1 : Identifier les paramètres

u₀ = 7, r = -2, n = 5

Étape 2 : Appliquer la formule

\(u_5 = u_0 + 5r = 7 + 5 \times (-2)\)

Étape 3 : Effectuer le calcul

\(u_5 = 7 - 10 = -3\)

Réponse finale :

\(u_5 = -3\)

Règles appliquées :

Signe de la raison : Une raison négative implique une suite décroissante

Calcul algébrique : Attention aux signes lors des opérations

Formule générale : Valable pour toute suite arithmétique

3 Suite définie par récurrence
Définition :

Relation de récurrence : Chaque terme est défini à partir du précédent.

Étape 1 : Identifier la relation

v₀ = 1 et vₙ₊₁ = vₙ + 5, donc r = 5

Étape 2 : Appliquer la formule générale

\(v_n = v_0 + nr = 1 + n \times 5\)

Étape 3 : Calculer v₈

\(v_8 = 1 + 8 \times 5 = 1 + 40 = 41\)

Réponse finale :

\(v_8 = 41\)

Règles appliquées :

Récurrence : vₙ₊₁ = vₙ + r implique une suite arithmétique de raison r

Conversion : Relation de récurrence → Formule explicite

Calcul : Substituer n = 8 dans la formule générale

4 Croissance de la plante
Définition :

Modèle linéaire : La croissance est constante, donc suit une suite arithmétique.

Étape 1 : Identifier le modèle

u₀ = 10 cm (taille initiale), r = 2 cm (croissance quotidienne)

Étape 2 : Déterminer le rang

Au 15ème jour, on cherche u₁₄ (car le 1er jour correspond à n=0)

Étape 3 : Appliquer la formule

\(u_{14} = u_0 + 14r = 10 + 14 \times 2\)

Étape 4 : Calculer la taille

\(u_{14} = 10 + 28 = 38\) cm

Réponse finale :

La plante mesurera 38 cm au 15ème jour.

Règles appliquées :

Indexation : Le 1er jour correspond à n=0, donc le 15ème à n=14

Modélisation : Phénomène de croissance constante → suite arithmétique

Calcul : Application de la formule avec les bonnes valeurs

5 Diminution de température
Définition :

Suite décroissante : La température diminue régulièrement de 0.5°C par heure.

Étape 1 : Identifier les paramètres

u₀ = 20°C (température à midi), r = -0.5°C (diminution horaire)

Étape 2 : Calculer le nombre d'heures

De midi (12h) à 18h : 18 - 12 = 6 heures

Étape 3 : Appliquer la formule

\(u_6 = u_0 + 6r = 20 + 6 \times (-0.5)\)

Étape 4 : Calculer la température finale

\(u_6 = 20 - 3 = 17\)°C

Réponse finale :

La température sera de 17°C à 18h.

Règles appliquées :

Temps : Calculer le nombre d'unités de temps écoulées

Suite décroissante : La raison est négative

Application : Phénomène de variation constante → suite arithmétique

Corrigé : Exercices 6 à 10
6 Population croissante
Définition :

Croissance démographique : Augmentation constante de 50 individus par an.

Étape 1 : Identifier les paramètres

u₀ = 1000 (en 2020), r = 50 (augmentation annuelle)

Étape 2 : Calculer le nombre d'années

De 2020 à 2025 : 2025 - 2020 = 5 ans

Étape 3 : Appliquer la formule

\(u_5 = u_0 + 5r = 1000 + 5 \times 50\)

Étape 4 : Calculer la population finale

\(u_5 = 1000 + 250 = 1250\) individus

Réponse finale :

Il y aura 1250 individus en 2025.

Règles appliquées :

Temps : Calculer le nombre d'unités de temps écoulées

Modélisation : Variation constante → suite arithmétique

Calcul : Application de la formule avec les bonnes valeurs

7 Trouver la raison et u₀
Définition :

Système d'équations : Utiliser les relations entre termes connus pour trouver les paramètres.

Étape 1 : Écrire les équations

\(w_3 = w_0 + 3r = 15\) et \(w_7 = w_0 + 7r = 27\)

Étape 2 : Soustraire les équations

\((w_0 + 7r) - (w_0 + 3r) = 27 - 15\)

\(4r = 12\)

Étape 3 : Calculer la raison

\(r = \frac{12}{4} = 3\)

Étape 4 : Calculer w₀

À partir de \(w_3 = w_0 + 3r = 15\)

\(w_0 = 15 - 3 \times 3 = 15 - 9 = 6\)

Réponse finale :

La raison est \(r = 3\) et le premier terme est \(w_0 = 6\).

Règles appliquées :

Système : Deux équations pour deux inconnues

Élimination : Soustraire les équations pour éliminer w₀

Substitution : Utiliser la valeur trouvée pour calculer l'autre inconnue

8 Économies mensuelles
Définition :

Accumulation linéaire : Augmentation constante de 15€ par mois.

Étape 1 : Identifier les paramètres

u₀ = 20€ (montant initial), r = 15€ (économies mensuelles)

Étape 2 : Identifier le rang

Au bout de 8 mois, on cherche u₈

Étape 3 : Appliquer la formule

\(u_8 = u_0 + 8r = 20 + 8 \times 15\)

Étape 4 : Calculer le montant final

\(u_8 = 20 + 120 = 140\)€

Réponse finale :

L'étudiant aura 140€ au bout de 8 mois.

Règles appliquées :

Modélisation : Accumulation constante → suite arithmétique

Indexation : Le rang correspond au nombre de périodes écoulées

Calcul : Application directe de la formule générale

9 Distance parcourue
Définition :

Suite arithmétique décalée : La première heure est différente des suivantes.

Étape 1 : Analyser le problème

Heure 1 : 60 km, Heures suivantes : 65 km chacune

Étape 2 : Calculer la distance pour les heures 2 à 5

Heures 2 à 5 : 4 heures × 65 km/h = 260 km

Étape 3 : Calculer la distance totale

Distance totale = 60 + 260 = 320 km

Réponse finale :

Le véhicule aura parcouru 320 km après 5 heures.

Règles appliquées :

Distinction : Traiter différemment le premier terme

Somme : Additionner les distances parcourues à chaque heure

Calcul : Multiplier les heures restantes par la vitesse constante

10 Altitude du randonneur
Définition :

Altitude cumulative : Montée initiale différente des suivantes, à ajouter à l'altitude de départ.

Étape 1 : Identifier les paramètres

Altitude départ = 500m, Montée 1ère heure = 100m, Montées suivantes = 120m

Étape 2 : Calculer la montée pour les heures 2 à 6

Heures 2 à 6 : 5 heures × 120 m/h = 600 m

Étape 3 : Calculer la montée totale

Montée totale = 100 + 600 = 700 m

Étape 4 : Calculer l'altitude finale

Altitude finale = 500 + 700 = 1200 m

Réponse finale :

Le randonneur atteindra une altitude de 1200 m après 6 heures.

Règles appliquées :

Altitude : Ajouter la montée totale à l'altitude de départ

Différence : Traiter la première heure séparément

Somme : Additionner toutes les montées effectuées

Définition et calculs de termes Croissance linéaire et suites arithmétiques