La Spécialité Maths en Première

L'essentiel pour réussir ses devoirs

Fonction exponentielle

Exercice 5

La suite $(u_n)$ est définie par $u_n=100e^{-0,105n}$ pour tout entier naturel $n$.

  1. Déterminez $u_0$, $u_1$ et $u_2$, puis montrez que $(u_n)$ n'est pas arithmétique.
  2. Quelle est la nature de $(u_n)$ ?
    Donnez la valeur de sa raison et de son premier terme.
  3. Quel est le sens de variation de $(u_n)$?
  4. Soit $a$ le réel tel que $e^a=0,5$. On admet que $a≈-0,693$.
    Résoudre sur $\R$ l'inéquation (1) $100e^{-0,105x}≤50$.
    En déduire la valeur du plus petit entier $n$ tel que $u_n≤50$
Solution...
Corrigé
  1. $u_0=100e^{-0,105×0}=100e^0=100×1=100$
    $u_1=100e^{-0,105×1}=100e^{-0,105}≈90$
    $u_2=100e^{-0,105×2}=100e^{-0,21}≈81$
    On rappelle qu'une suite $(u_n)$ est arithmétique si et seulement si, pour tout entier natuel $n$, $u_{n+1}-u_n$ reste constant.
    Or, ici, on a: $u_2-u_1≈9$ et $u_1-u_0≈10$. Et par là: $u_2-u_1≠u_1-u_0$.
    Donc la suite $(u_n)$ n'est pas arithmétique.

  2. $u_n=100e^{-0,105n}=100(e^{-0,105})^n$, et c'est vrai pour tout naturel $n$.
    Par conséquent, la suite $(u_n)$ est géométrique.
    Sa raison est $e^{-0,105}≈0,90$; son premier terme est $u_0=100$.

    Autre méthode:
    $u_{n+1}=100e^{-0,105(n+1)}=100e^{-0,105n+(-0,105)}=100e^{-0,105n}×e^{-0,105}$
    Soit: $u_{n+1}=u_n×e^{-0,105}$, et c'est vrai pour tout naturel $n$.
    Par conséquent, la suite $(u_n)$ est géométrique de raison $e^{-0,105}≈0,90$.
    Son premier terme est $u_0=100$.

  3. $(u_n)$ est définie par $u_n=100(e^{-0,105})^n$ pour tout naturel $n$.
    Or, 100 est strictement positif, et la raison $e^{-0,105}$ est strictement comprise entre 0 et 1.
    Donc $(u_n)$ est strictement décroissante.

  4. (1) $⇔$ $100e^{-0,105x}≤50$ $⇔$ $e^{-0,105x}≤{50}/{100}$ $⇔$ $e^{-0,105x}≤0,5$.
    Or $e^a=0,5$. Donc (1) $⇔$ $e^{-0,105x}≤e^a$.
    Soit: (1) $⇔$ $-0,105x≤a$ $⇔$ $x≥{a}/{-0,105}$.  (on a divisé par un nombre strictement négatif, d'où le changement de sens de l'inégalité)
    Donc $\S=[{a}/{-0,105};+∞[$.

    Or ${a}/{-0,105}≈6,6$.
    Donc le plus petit entier $n$ tel que $u_n≤50$ est 7.
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