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suites numériques
Table des matières
1 Mots clés - Notations - Formules
41.1 Vocabulaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . .4
1.2 Notations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .5
1.3 Formules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .6
2 suites numériques, généralités
72.1 activités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . .8
2.2 à retenir . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .9
2.3 exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . .10
2.4 correction exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .11
3 suites arithmétiques
123.1 suites de termes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . .12
3.1.1 activités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . .12
3.1.2 corrigés activités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . .17
3.1.3 à retenir . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .20
3.1.4 exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . .21
3.1.5 corrigés exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . .23
3.1.6 Q.C.M. suites arithmétiques sans somme des termes . . . . .. . . . . . . . . .24
3.1.7 corrigé Q.C.M. suites arithmétiques sans somme des termes . . . . . . . . . .25
3.2 somme des termes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . .26
3.2.1 activité : somme des entiers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . .26
3.2.2 à retenir . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .26
3.2.3 exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . .27
3.2.4 corrigés exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . .28
3.2.5 Q.C.M. suites arithmétiques avec somme des termes . . . . .. . . . . . . . . .29
3.2.6 corrigé Q.C.M. suites arithmétiques avec somme des termes . . . . . . . . . .30
3.3 évaluation suites arithmétiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .31
3.3.1 évaluation 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . .31
3.3.2 évaluation 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . .32
3.3.3 corrigé évaluation 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . .34
4 suites géométriques
364.1 suite des termes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . .36
4.1.1 activités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . .36
4.1.2 corrigés activités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . .41
4.1.3 à retenir . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .48
4.1.4 exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . .49
4.1.5 corrigés exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . .52
4.2 somme des termes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . .60
4.2.1 activité : somme des premiers termes . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . .60
4.2.2 corrigé activité : somme des premiers termes . . . . . . . .. . . . . . . . . . .61
4.2.3 à retenir . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .62
4.2.4 exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . .63
4.2.5 corrigés exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . .64
4.2.6 Q.C.M. suites géométriques avec somme des termes . . . . . .. . . . . . . . .66
4.2.7 corrigé Q.C.M. suites géométriques avec somme des termes . . . . . . . . . .67
14.3 évaluation suites géométriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .68
4.3.1 évaluation 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . .68
4.3.2 corrigé évaluation 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . .70
5 études des variations de suites numériques
725.1 activités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . .72
5.1.1 activité 1 : sens de variation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . .72
5.2 à retenir . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .73
5.3 exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . .75
5.4 corrigés exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .76
6 approche de la notion de limite à partir d"exemples
776.1 activités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . .77
6.1.1 activité 1 : approche de la notion de limite . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .77
6.2 à retenir . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .78
6.3 exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . .79
6.4 corrigés exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .81
7 devoir maison82
7.1 dm 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .82
7.2 corrigé dm 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . .83
7.3 dm 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .85
7.4 corrigé dm 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . .86
8 évaluations88
8.1 petite évaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . .88
8.2 corrigé petite évaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .90
8.3 évaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . .93
8.4 corrigé évaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . .97
8.5 évaluation 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .100
8.6 corrigé évaluation 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . .103
8.7 interrogation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . .106
9 travaux pratiques108
9.1 tp 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .108
9.2 tp 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .111
9.3 tp 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .114
9.4 tp 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .117
9.5 tp 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .120
9.6 corrigé tp 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .123
9.7 tp 6 : Comparaison de Suites Arithmétiques . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .127
10 sujets de bac129
10.1 bac 1 et 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . .129
10.2 bac 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . .131
11 Activités interdisciplinaires133
11.0.1 travail 1 : (prévisions avec courbes de tendance) . . .. . . . . . . . . . . . . .133
12 savoir faire136
13 sujets bac ST2S138
13.1 bac 1 : suite arithmétique
(tableur). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13913.2 bac 2 : suite arithmétique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .140
13.3 corrigé bac 2 : suite arithmétique . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .141
13.4 bac 3 : Q.C.M. suites arithmétiques avec somme des termes .. . . . . . . . . . . . . .142
13.5 corrigé bac 3 : Q.C.M. suites arithmétiques avec somme destermes . . . . . . . . . .143
13.6 bac 4 : suite géométrique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .145
13.7 corrigé bac 4 : suite géométrique . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .146
13.8 bac 5 : suites géométriques et plus . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .147
13.9 bac 6 : suites géométriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .148
13.10corrigé bac 6 : suites géométriques . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . .149
13.11bac 7 : suite géométrique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .150
13.12bac 8 : suite géométrique ou arithmétique . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .151
13.13corrigé bac 8 : suite géométrique ou arithmétique . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . .152
13.14bac 9 : suite géométrique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .154
13.15bac 9 : corrigé suite géométrique . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .157
13.16bac 10 : suite arithmétique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .160
13.17corrigé bac 10 : suite arithmétique . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . .162
1 Mots clés - Notations - Formules
1.1 Vocabulaire
Il faut connaître la signification des mots ou expressions suivantes :1. suite numérique
2. suite numérique de nature arithmétique
3. suite numérique de nature géométrique
4. les termes d"une suite numérique
5. le rang d"un terme d"une suite numérique
6. le nom d"un terme d"une suite numérique
7. le valeur d"un terme d"une suite numérique
8. formule de récurrence
9. formule explicite
10. la raison d"une suite arithmétique
11. la raison d"une suite géométrique
1.2 Notations
Il faut connaître la signification des notations mathématiques suivantes :1.u v w
2.u1u2u3
3.unun+1
4.r 5.q1.3 Formules
Il faut connaître par coeur les formules suivantes :1. la suiteuest arithmétique???
???un+1-un=nombre constant=rpour tout rangn2. la suiteuest arithmétique???
???un+1=un+rpour tout rangn3.uest arithmétique de premier termeu0et de raisonr=??
???un=u0+r×npour tout rang n4.uest arithmétique de premier termeu1et de raisonr=??
???un=u1+r×(n-1)pour tout rangn5.uest arithmétique??les points de la suite dans un repère sont alignés selon?
???une droite6.uest arithmétique
???Somme des termes =premier terme+dernier terme2×nombre de termes7. la suiteuest géométrique???
un+1 un=nombre constant=q(etq >0) pour tout rangn8. la suiteuest géométrique???
???un+1=un×q(etq >0) pour tout rangn9.uest géométrique de premier termeu0et de raisonq >0 =??
???un=u0×qnpour tout rang n10.uest géométrique de premier termeu1et de raisonq >0 =??
???un=u1×qn-1pour tout rangn11.uest géométrique??les points de la suite dans un repère sont placés selon une?
???courbe exponentielle12.uest géométrique
Somme des termes =premier terme×1-raisonnombre de termes1-raison2 suites numériques, généralités
2.1 activités
activité 1. suite définie par une formule explicite ou une formule de récurrence des gradins sont constitués de poutres comme ceci(voir dessin) on considères la suiteudes nombres de poutres par niveau en commençant par le haut qui sera appelé le rang0, le nombre de poutres de rangn?Nest notéun1. formule de récurrence
(a) donner les valeur deu0,u1,u2,u3 (b) comment passe t-on deunàun+1?(donner une relation entre ces deux termes) (c) en déduire les valeur deu4,u5,u6 (d) utiliser la calculatrice pour obtenir les valeurs deu10,u100puisu200 (e) utiliser la calculatrice pour trouver la plus petite valeur dentelle queun≥5002. formule explicite
(a) trouver une formule qui donne directementunen fonction den (commencer paru1,u2,u3,u4puis généraliser àn) (b) retrouver les valeurs deu10,u100puisu200 (c) retrouver algébriquement la plus petite valeur dentelle queun≥5003. pour aller un peu plus loin
soitSn=u0+u1+...+unla somme des nombres de poutres qu"il faut au total du rang0au rangn (a) donner les valeurs deS0,S1,S2etS3 (b) observer la figure et expliquer pourquoiS3=(u0+u3)×42puis vérifier que l"on retrouve bienS3
(c) calculerS10par un raisonnement analogue (d) montrer queSn= (n+ 1)2 (e) en déduire la hauteur maximale de gradin que l"on peut construire avec 1000 poutres au total et préciser le nombre de poutres qui restent activité 2. suite définie uniquement par une formule de récurrence soit la suiteudéfinie par?u1= 200 u n+1= 0,95un+ 51. calculeru1,u2,u3,u10,u100etu200
2. essayer de trouver la plus petite valeur dentelle queun<100
3. un club à200membres inscrits le premier mois,
chaque mois,5%des membres partent, mais le responsable arrive toujours à obtenir5 nouvelles inscriptions (a) montrer que le nombre d"inscrit lenemois estun (b) que semble devenir le nombre d"inscrits à long terme? activité 3. suite définie uniquement par une formule explicite soit la suiteudéfinie parvn= 100 + 100×0,95n-11. calculerv1,v2,v3,v10,v100etv200
2. que semble t-il pour les suitesvetuoùuest la suite de l"exercice précédent?
2.2 à retenir
définition 1 :(suite numérique réelle)Une????suite numérique réelle notéeuest une????liste ordonnée et infinie de nombres réels
exemples: 1. ordinal1er2e3e4e5e6e7e8e... rangs des termes 0 1 2 3 4 5 6 7 ... noms des termesu0u1u2u3u4u5u6u7... termes de la suiteu10 11,5 13 14,5 16 17,5 19 20,5 ... le premier terme,(terme de rang0)est 10, le second terme( de rang 1)est 11,5 ... 2. ordinal1er2e3e4e5e6e... rangs des termes 2000 2001 2002 2003 2004 2005 ... noms des termesv2000v2001v2002v2003v2004v2005... termes de la suiteu516550 499228 419375 502671 498372 506608 ... le premier terme,(terme de rang2000)est 516550 ... remarques1. en général on donne aux suites les nomsu,v,w, ...
2. il y a toujours un premier terme, un second terme, ...
3. pour une suiteupar exemple, le rang du premier terme peut être choisit arbitrairement
en fonction du sujet d"étude( 2000 pour l"an 2000 par exemple ) une fois fixé le rang du premier terme(2000 par exemple)le nom du premier terme est nécessairementu2000et le nom du suivantu2001s"obtient en augmentant le rang de1 ainsi de suite...
4. l"ensemble des termes de la suiteuest aussi noté(un)
5. on peut aussi "voir" une suiteucomme une fonction deNdansRqui à toutn≥k(où
kest le rang du premier terme)associe un réel notéu(n)ou plus simplementun u nserait l"image denpar la fonctionuet on note :?u:N-→R n?-→un définition 2 :(relation de récurrence) Une suite numérique réelleuest définie par????récurrence signifie que (1) on connaît la valeur du????premier terme (2)?????on connaît une ???relation de récurrence qui permet de calculer le? ???terme suivantà partir d"un?
???terme quelconque exemple: pour la suiteudéfinie pour toutn?Npar?u0= 100(1erterme) u n+1= 2un-10(relation de récurrence ): u0= 100u1= 2u0-10 = 2×100-10 = 190u2= 2u1-10 = 2×190-10 = 370
pour calculeru100il faut calculer tous les termes qui précèdentu100 définition 3 :(formule explicite) Une suite numérique réelleuest????définie explicitement signifie que l"on peut calculer un????terme quelconque directement à partir de son????rang(de son indice) et d"une????formule explicite exemple: pour la suiteudéfinie pour toutn?Nparun= 2n-10: u0= 2×0-10 =-10u1= 2×1-10 =-8u100= 2×100-10 = 190
2.3 exercices
exercice 1 :1. soit la suiteudéfinie par pour toutn?N?par laformule explicite
qui donneunen fonction den:un= (2n-20)(60-3n) (a) calculer les5premiers termes de cette suite (à la main puis avec la calculatrice puis avec un tableur) (b) détermineru100 (c) pour quelles valeurs dencette suite est-elle positive?(justifier)2. soit la suiteudéfinie par pour toutn?Nparson premier terme
et par laformule de récurrencequi donne le terme suivant à partir du terme précédent : u0= 6etun+1= (un-2)(6-un)
(a) calculer les5premiers termes de cette suite et essayer de détermineru100 (à la main puis avec la calculatrice puis avec un tableur) (b) que se passe t-il si cette foisu0= 5?2.4 correction exercices
3 suites arithmétiques
3.1 suites de termes
3.1.1 activités
activité 0 :(suite logique)1. déterminer au moins deux termes suivants de la suite logique et compléter la phrase
(a)-8;-5;-2; 1; 4;...;...pour passer d"un terme à l"autre, on... (b)11; 7; 3;-1;...;...pour passer d"un terme à l"autre, on ajoute... (c)2,7; 4,1; 5,5;...;...pour passer d"un terme à l"autre, on...2. on dit que ces suites sont de natures...car, pour passer d"un terme à l"autre, on :...
3. la suite suivante est-elle arithmétique?(justifier):1; 3; 6; 10; 15;...
activité 1 :(noms des termes, rangs des termes, ordinaux des termes et formule explicite pour calculer un terme quelconque)1. soit une suite arithmétique notée "u» ou "(un)» de raison notée "r= 5» où
le? ???1erterme est notéu0avecu0= 10 (a) compléter ci dessous en détaillant les calculs : 101er? ? ?? ? ?? ? ?? ? ?
u0? ? ?? ? ?? ? ?? ? ?? ? ?? ? ?? ? ?? ? ?
eterme =u1=... eterme =u2=... eterme =u3=... eterme =u100=... eterme =un=... (b) remarque : si le premier terme s"appelleu0et la raisonralors on a la formule explicite pour calculer directementunen fonction deu0etr: u n=... (c) soituune suite arithmétique de1ertermeu0= 20et de raisonr=-2 calculer le1000eterme et donner son nom :1000eterme =u...=...2. soit une suite arithmétique notée "u» ou "(un)» de raison notée "r= 5» où
le? ???1erterme est notéu1avecu1= 10 (a) compléter ci dessous en détaillant les calculs : 101er? ? ?? ? ?? ? ?? ? ?
u1? ? ?? ? ?? ? ?? ? ?? ? ?? ? ?? ? ?? ? ?
eterme =u2=... eterme =u3=... eterme =u4=... eterme =u100=... eterme =un=... (b) remarque : si le premier terme s"appelleu1et la raisonralors on a la formule explicite pour calculer directementunen fonction deu1etr: u n=... (c) soituune suite arithmétique de1ertermeu1= 20et de raisonr=-2 calculer le1000eterme et donner son nom :1000eterme =u...=... activité 0 bis : (suite logique)1. déterminer au moins deux termes suivants de la suite logique et compléter la phrase
(a)-8;-5;-2; 1; 4;...;...pour passer d"un terme à l"autre, on... (b)11; 7; 3;-1;...;...pour passer d"un terme à l"autre, on ajoute... (c)2,7; 4,1; 5,5;...;...pour passer d"un terme à l"autre, on...2. on dit que ces suites sont de nature...car, pour passer d"un terme à l"autre, on :
3. la suite suivante est-elle arithmétique? :1; 3; 6; 10; 15;...
activité 1 bis : (terme quelconque)1. soit une suite arithmétique de premier terme10et de raison5
(a) calculer le2ele3eet le4eterme 2 eterme = ... 3 eterme = ... 5 eterme = ... (b) calculer le10eterme :10eterme = ... (c) combien de fois ajouter5pour obtenir le100eterme? : ... (d) combien de fois ajouter5pour obtenir leneterme oùn >1est un entier naturel? : ... (e) que remarque t-on?2. soit une suite arithmétique de1erterme20et de raison-2
calculer le1000eterme :1000eterme = ... activité 2 bis : (noms des termes)1. soit une suite arithmétique notée "u» ou "(un)» et de raison notée "r= 2» où le1er
terme est notéu0= 10 (a) comment est noté le2e? le3e? le10eterme? 2 eterme = ... 3 eterme = ... 10 eterme = ... (b) quel est le rang deun? : ... (c) exprimer chacun des termes précédents en fonction deu0etr 2 eterme = ... 3 eterme = ... 10 eterme = ... (d) que remarque t-on? :2. soit une suite arithmétique notée "u» ou "(un)» et de raison notée "r= 2» où le1er
terme est notéu1= 10 (a) comment est noté le2e? le3e? le10eterme? (b) quel est le rang deun? (c) exprimer chacun des termes précédents en fonction deu1etr (d) que remarque t-on? activité 4 :Comparaison de suites arithmétiquesVotre travail consiste à choisir entre deux locaux à louer enfonction des contrats fixés par
les loueurs, ceci afin de minimiser le coût de location pour une durée maximale de deux ans. Tarif 1 : 800ele premier mois puis augmentation du loyer de 25epar mois Tarif 2 : 1200ele premier mois puis baisse du loyer de 25epar mois