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Chapitre 3 – Interrogation écrite

Suites numériques (suite géométrique) — Terminale Bac Pro

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Durée : 10-15 min | Calculatrice autorisée

Socle

Sujet A

Barème : 20 points

Question 1 (4 points)

Rappel : Une suite est géométrique si on passe d'un terme au suivant en multipliant toujours par le même nombre \(q\) (la raison). On vérifie en calculant \(\dfrac{u_1}{u_0}\), \(\dfrac{u_2}{u_1}\), etc.

Voici les valeurs successives d'une machine (en €) : 10 000 → 8 500 → 7 225 → 6 141

a) Calculer \(\dfrac{8\,500}{10\,000} = ...\)

b) Calculer \(\dfrac{7\,225}{8\,500} = ...\)

c) Les quotients sont-ils égaux ? La suite est-elle géométrique ? Donner la raison \(q\).

Réponse :

a) \(\dfrac{8\,500}{10\,000} = \mathbf{0{,}85}\)

b) \(\dfrac{7\,225}{8\,500} = \mathbf{0{,}85}\)

c) Les quotients sont tous égaux à 0,85. La suite est géométrique de raison \(q = \mathbf{0{,}85}\).

Question 2 (4 points)

Rappel : Diminution de \(t\,\%\) → raison \(q = 1 - \dfrac{t}{100}\). Augmentation de \(t\,\%\) → raison \(q = 1 + \dfrac{t}{100}\).

Compléter le tableau :

SituationRaison \(q\)
Perte de 15 % par an\(q = 1 - \dfrac{15}{100} = 1 - 0{,}15 = ...\)
Hausse de 6 % par an\(q = 1 + \dfrac{...}{100} = ...\)
Perte de 20 % par an\(q = ...\)
SituationRaison \(q\)
Perte de 15 % par an\(q = 1 - 0{,}15 = \mathbf{0{,}85}\)
Hausse de 6 % par an\(q = 1 + 0{,}06 = \mathbf{1{,}06}\)
Perte de 20 % par an\(q = 1 - 0{,}20 = \mathbf{0{,}80}\)

Question 3 (4 points)

Rappel : Le terme de rang \(n\) se calcule avec \(u_n = u_0 \times q^n\). Pour calculer \(q^n\) à la calculatrice : touche ^ ou xy.

Une chaudière neuve vaut 8 000 €. Elle perd 10 % de sa valeur chaque année. Donc \(u_0 = 8\,000\) et \(q = 0{,}90\).

a) Écrire la formule du terme général : \(u_n = ... \times ...^n\)

b) Calculer la valeur après 3 ans : \(u_3 = 8\,000 \times 0{,}90^3 = 8\,000 \times ... = ...\) €

c) Calculer la valeur après 5 ans : \(u_5 = 8\,000 \times 0{,}90^5 = ...\) €

a) \(u_n = \mathbf{8\,000 \times 0{,}90^n}\)

b) \(u_3 = 8\,000 \times 0{,}90^3 = 8\,000 \times 0{,}729 = \mathbf{5\,832\,€}\)

c) \(u_5 = 8\,000 \times 0{,}90^5 = 8\,000 \times 0{,}5905 \approx \mathbf{4\,724\,€}\)

Question 4 (4 points)

Rappel : Si \(q > 1\) : suite croissante. Si \(0 < q < 1\) : suite décroissante.

Pour chaque suite, indiquer si elle est croissante ou décroissante :

a) \(u_n = 5\,000 \times 1{,}04^n\) → \(q = ...\) donc la suite est ...

b) \(u_n = 12\,000 \times 0{,}85^n\) → \(q = ...\) donc la suite est ...

a) \(q = 1{,}04 > 1\) donc la suite est croissante (valorisation, les termes augmentent).

b) \(q = 0{,}85\), on a \(0 < 0{,}85 < 1\) donc la suite est décroissante (dépréciation, les termes diminuent).

Question 5 (4 points)

Rappel : La somme des termes \(u_0 + u_1 + \cdots + u_n\) se calcule avec \(S_n = u_0 \times \dfrac{1 - q^{n+1}}{1 - q}\).

Un artisan menuisier épargne 2 000 € par an avec un taux de 5 %. La suite des capitaux est \(u_n = 2\,000 \times 1{,}05^n\).

Calculer la somme des 4 premiers termes (\(u_0 + u_1 + u_2 + u_3\)), soit \(n = 3\) et 4 termes :

\(S_3 = 2\,000 \times \dfrac{1 - 1{,}05^4}{1 - 1{,}05} = 2\,000 \times \dfrac{1 - ...}{-0{,}05} = ...\) €

\(1{,}05^4 = 1{,}2155\)

\(S_3 = 2\,000 \times \dfrac{1 - 1{,}2155}{1 - 1{,}05} = 2\,000 \times \dfrac{-0{,}2155}{-0{,}05} = 2\,000 \times 4{,}310 = \mathbf{8\,620\,€}\)

Sujet B

Barème : 20 points

Question 1 (4 points)

Rappel : Une suite est géométrique si on passe d'un terme au suivant en multipliant toujours par le même nombre \(q\) (la raison). On vérifie en calculant \(\dfrac{u_1}{u_0}\), \(\dfrac{u_2}{u_1}\), etc.

Voici les valeurs successives d'un four professionnel (en €) : 6 000 → 5 400 → 4 860 → 4 374

a) Calculer \(\dfrac{5\,400}{6\,000} = ...\)

b) Calculer \(\dfrac{4\,860}{5\,400} = ...\)

c) Les quotients sont-ils égaux ? La suite est-elle géométrique ? Donner la raison \(q\).

Réponse :

a) \(\dfrac{5\,400}{6\,000} = \mathbf{0{,}90}\)

b) \(\dfrac{4\,860}{5\,400} = \mathbf{0{,}90}\)

c) Les quotients sont tous égaux à 0,90. La suite est géométrique de raison \(q = \mathbf{0{,}90}\).

Question 2 (4 points)

Rappel : Diminution de \(t\,\%\) → raison \(q = 1 - \dfrac{t}{100}\). Augmentation de \(t\,\%\) → raison \(q = 1 + \dfrac{t}{100}\).

Compléter le tableau :

SituationRaison \(q\)
Perte de 10 % par an\(q = 1 - \dfrac{10}{100} = 1 - 0{,}10 = ...\)
Hausse de 8 % par an\(q = 1 + \dfrac{...}{100} = ...\)
Perte de 25 % par an\(q = ...\)
SituationRaison \(q\)
Perte de 10 % par an\(q = 1 - 0{,}10 = \mathbf{0{,}90}\)
Hausse de 8 % par an\(q = 1 + 0{,}08 = \mathbf{1{,}08}\)
Perte de 25 % par an\(q = 1 - 0{,}25 = \mathbf{0{,}75}\)

Question 3 (4 points)

Rappel : Le terme de rang \(n\) se calcule avec \(u_n = u_0 \times q^n\). Pour calculer \(q^n\) à la calculatrice : touche ^ ou xy.

Une scie à panneaux neuve vaut 5 000 €. Elle perd 12 % de sa valeur chaque année. Donc \(u_0 = 5\,000\) et \(q = 0{,}88\).

a) Écrire la formule du terme général : \(u_n = ... \times ...^n\)

b) Calculer la valeur après 3 ans : \(u_3 = 5\,000 \times 0{,}88^3 = 5\,000 \times ... = ...\) €

c) Calculer la valeur après 5 ans : \(u_5 = 5\,000 \times 0{,}88^5 = ...\) €

a) \(u_n = \mathbf{5\,000 \times 0{,}88^n}\)

b) \(u_3 = 5\,000 \times 0{,}88^3 = 5\,000 \times 0{,}6815 \approx \mathbf{3\,408\,€}\)

c) \(u_5 = 5\,000 \times 0{,}88^5 = 5\,000 \times 0{,}5277 \approx \mathbf{2\,639\,€}\)

Question 4 (4 points)

Rappel : Si \(q > 1\) : suite croissante. Si \(0 < q < 1\) : suite décroissante.

Pour chaque suite, indiquer si elle est croissante ou décroissante :

a) \(u_n = 3\,000 \times 1{,}07^n\) → \(q = ...\) donc la suite est ...

b) \(u_n = 9\,000 \times 0{,}92^n\) → \(q = ...\) donc la suite est ...

a) \(q = 1{,}07 > 1\) donc la suite est croissante (valorisation, les termes augmentent).

b) \(q = 0{,}92\), on a \(0 < 0{,}92 < 1\) donc la suite est décroissante (dépréciation, les termes diminuent).

Question 5 (4 points)

Rappel : La somme des termes \(u_0 + u_1 + \cdots + u_n\) se calcule avec \(S_n = u_0 \times \dfrac{1 - q^{n+1}}{1 - q}\).

Un installateur thermique épargne 1 500 € par an avec un taux de 4 %. La suite des capitaux est \(u_n = 1\,500 \times 1{,}04^n\).

Calculer la somme des 4 premiers termes (\(u_0 + u_1 + u_2 + u_3\)), soit \(n = 3\) et 4 termes :

\(S_3 = 1\,500 \times \dfrac{1 - 1{,}04^4}{1 - 1{,}04} = 1\,500 \times \dfrac{1 - ...}{-0{,}04} = ...\) €

\(1{,}04^4 = 1{,}1699\)

\(S_3 = 1\,500 \times \dfrac{1 - 1{,}1699}{1 - 1{,}04} = 1\,500 \times \dfrac{-0{,}1699}{-0{,}04} = 1\,500 \times 4{,}246 = \mathbf{6\,370\,€}\)

Standard

Sujet A

Barème : 20 points

Question 1 (4 points)

Une défonceuse numérique est achetée 15 000 € par un atelier de menuiserie. Elle perd 10 % de sa valeur chaque année.

a) Montrer que la suite des valeurs est géométrique. Donner \(u_0\) et \(q\).

b) Écrire le terme général \(u_n\).

c) Calculer la valeur de la machine après 6 ans.

a) Chaque année, on garde \(100 - 10 = 90\,\%\) de la valeur, soit une multiplication par \(0{,}90\). C'est bien une suite géométrique : \(u_0 = \mathbf{15\,000}\) et \(q = \mathbf{0{,}90}\).

b) \(u_n = 15\,000 \times 0{,}90^n\)

c) \(u_6 = 15\,000 \times 0{,}90^6 = 15\,000 \times 0{,}5314 \approx \mathbf{7\,971\,€}\)

Question 2 (4 points)

Un installateur thermique relève la consommation annuelle de gaz d'un logement après travaux d'isolation :

Année \(n\)0123
Consommation \(u_n\) (kWh)18 00017 10016 24515 433

a) Calculer \(\dfrac{u_1}{u_0}\) et \(\dfrac{u_2}{u_1}\). Que peut-on conclure ?

b) La suite est-elle croissante ou décroissante ? Expliquer dans le contexte.

c) Calculer la consommation prévisionnelle à l'année 8.

a) \(\dfrac{17\,100}{18\,000} = 0{,}95\) et \(\dfrac{16\,245}{17\,100} = 0{,}95\). Les quotients sont égaux : la suite est géométrique de raison \(q = 0{,}95\).

b) \(0 < q = 0{,}95 < 1\) donc la suite est décroissante. La consommation diminue de 5 % par an grâce aux améliorations de l'isolation.

c) \(u_8 = 18\,000 \times 0{,}95^8 = 18\,000 \times 0{,}6634 \approx \mathbf{11\,941\,\text{kWh}}\)

Question 3 (5 points)

Un artisan menuisier place 5 000 € sur un livret professionnel rémunéré à 3 % par an. Il ne retire rien.

a) Identifier la suite géométrique : donner \(u_0\) et \(q\).

b) Écrire le terme général et calculer le capital après 10 ans.

c) Calculer le gain total (intérêts) réalisé après 10 ans.

a) \(u_0 = 5\,000\), \(q = 1 + 0{,}03 = \mathbf{1{,}03}\). Suite géométrique croissante.

b) \(u_n = 5\,000 \times 1{,}03^n\). Après 10 ans : \(u_{10} = 5\,000 \times 1{,}03^{10} = 5\,000 \times 1{,}3439 \approx \mathbf{6\,720\,€}\)

c) Gain = \(6\,720 - 5\,000 = \mathbf{1\,720\,€}\) d'intérêts composés.

Question 4 (4 points)

Une pompe à chaleur neuve vaut 12 000 €. Elle perd 15 % de sa valeur chaque année.

a) Donner la suite géométrique modélisant cette situation.

b) Compléter le tableau des valeurs :

Année \(n\)012345
Valeur \(u_n\) (€)12 000...............

c) À partir de quelle année la PAC vaut-elle moins de 5 000 € ?

a) \(u_n = 12\,000 \times 0{,}85^n\) (suite géométrique décroissante)

b)

Année \(n\)012345
Valeur (€)12 00010 2008 6707 3706 2655 325

c) \(u_5 \approx 5\,325 > 5\,000\) et \(u_6 = 12\,000 \times 0{,}85^6 \approx 4\,527 < 5\,000\). La PAC vaut moins de 5 000 € à partir de l'année 6.

Question 5 (3 points)

Un élève affirme : « Dans une suite géométrique de raison \(q = 0{,}85\), la valeur diminue de 0,85 à chaque étape. »

Cette affirmation est-elle correcte ? Expliquer l'erreur et donner la bonne interprétation.

L'affirmation est fausse. Dans une suite géométrique, on multiplie par \(q = 0{,}85\) à chaque étape (on ne soustrait pas 0,85).

La bonne interprétation : chaque terme vaut 85 % du précédent, ce qui correspond à une perte de 15 % à chaque étape. La diminution en valeur absolue n'est pas constante (elle est plus grande au début).

L'élève confond avec une suite arithmétique (où l'on additionne/soustrait un même nombre).

Sujet B

Barème : 20 points

Question 1 (4 points)

Un véhicule utilitaire est acheté 22 000 € par un artisan menuisier. Il perd 12 % de sa valeur chaque année.

a) Montrer que la suite des valeurs est géométrique. Donner \(u_0\) et \(q\).

b) Écrire le terme général \(u_n\).

c) Calculer la valeur du véhicule après 5 ans.

a) Chaque année, on garde \(100 - 12 = 88\,\%\) de la valeur, soit une multiplication par \(0{,}88\). C'est bien une suite géométrique : \(u_0 = \mathbf{22\,000}\) et \(q = \mathbf{0{,}88}\).

b) \(u_n = 22\,000 \times 0{,}88^n\)

c) \(u_5 = 22\,000 \times 0{,}88^5 = 22\,000 \times 0{,}5277 \approx \mathbf{11\,609\,€}\)

Question 2 (4 points)

Un technicien de maintenance relève la production mensuelle d'une chaudière vieillissante :

Année \(n\)0123
Rendement \(u_n\) (%)9287,483,0378,88

a) Calculer \(\dfrac{u_1}{u_0}\) et \(\dfrac{u_2}{u_1}\). Que peut-on conclure ?

b) La suite est-elle croissante ou décroissante ? Expliquer dans le contexte.

c) Calculer le rendement prévisionnel à l'année 7.

a) \(\dfrac{87{,}4}{92} = 0{,}95\) et \(\dfrac{83{,}03}{87{,}4} = 0{,}95\). Les quotients sont égaux : la suite est géométrique de raison \(q = 0{,}95\).

b) \(0 < q = 0{,}95 < 1\) donc la suite est décroissante. Le rendement diminue de 5 % par an en raison de l'usure de la chaudière.

c) \(u_7 = 92 \times 0{,}95^7 = 92 \times 0{,}6983 \approx \mathbf{64{,}2\,\%}\)

Question 3 (5 points)

Un menuisier agenceur place 8 000 € sur un livret professionnel rémunéré à 4 % par an. Il ne retire rien.

a) Identifier la suite géométrique : donner \(u_0\) et \(q\).

b) Écrire le terme général et calculer le capital après 8 ans.

c) Calculer le gain total (intérêts) réalisé après 8 ans.

a) \(u_0 = 8\,000\), \(q = 1 + 0{,}04 = \mathbf{1{,}04}\). Suite géométrique croissante.

b) \(u_n = 8\,000 \times 1{,}04^n\). Après 8 ans : \(u_8 = 8\,000 \times 1{,}04^8 = 8\,000 \times 1{,}3686 \approx \mathbf{10\,949\,€}\)

c) Gain = \(10\,949 - 8\,000 = \mathbf{2\,949\,€}\) d'intérêts composés.

Question 4 (4 points)

Un système de ventilation neuf vaut 9 500 €. Il perd 18 % de sa valeur chaque année.

a) Donner la suite géométrique modélisant cette situation.

b) Compléter le tableau des valeurs :

Année \(n\)012345
Valeur \(u_n\) (€)9 500...............

c) À partir de quelle année le système vaut-il moins de 4 000 € ?

a) \(u_n = 9\,500 \times 0{,}82^n\) (suite géométrique décroissante)

b)

Année \(n\)012345
Valeur (€)9 5007 7906 3885 2384 2953 522

c) \(u_4 \approx 4\,295 > 4\,000\) et \(u_5 \approx 3\,522 < 4\,000\). Le système vaut moins de 4 000 € à partir de l'année 5.

Question 5 (3 points)

Un élève affirme : « Si \(q = 1{,}03\), le capital augmente de 1,03 € chaque année. »

Cette affirmation est-elle correcte ? Expliquer l'erreur et donner la bonne interprétation.

L'affirmation est fausse. Dans une suite géométrique, on multiplie par \(q = 1{,}03\) à chaque étape (on n'ajoute pas 1,03).

La bonne interprétation : chaque terme vaut 103 % du précédent, ce qui correspond à une augmentation de 3 % à chaque étape. L'augmentation en valeur absolue n'est pas constante (elle est plus grande au fil du temps).

L'élève confond avec une suite arithmétique (où l'on additionne/soustrait un même nombre).

Approfondissement

Sujet A

Barème : 20 points

Question 1 (5 points)

Une entreprise de génie climatique achète une pompe à chaleur air/eau neuve à 12 000 €. Elle perd 15 % de sa valeur chaque année. L'entreprise souhaite la revendre quand sa valeur descend sous 4 000 €.

a) Écrire le terme général \(u_n\) de la suite.

b) Calculer \(u_5\) et \(u_7\). Encadrer l'année à partir de laquelle \(u_n < 4\,000\).

c) Déterminer par essais successifs l'année exacte.

d) Calculer la valeur totale des dépréciations cumulées sur les 7 premières années : \(u_0 - u_7\).

a) \(u_n = 12\,000 \times 0{,}85^n\)

b) \(u_5 = 12\,000 \times 0{,}85^5 \approx 5\,325\,€ > 4\,000\) et \(u_7 = 12\,000 \times 0{,}85^7 \approx 3\,848\,€ < 4\,000\).

c) \(u_6 = 12\,000 \times 0{,}85^6 \approx 4\,527\,€ > 4\,000\) et \(u_7 \approx 3\,848 < 4\,000\). La PAC passe sous 4 000 € à l'année 7.

d) Dépréciation cumulée : \(12\,000 - 3\,848 = \mathbf{8\,152\,€}\).

Question 2 (5 points)

Le chiffre d'affaires d'un atelier de menuiserie est de 150 000 € la première année. Il augmente de 5 % chaque année.

a) Identifier \(u_1\) et \(q\). Écrire \(u_n\) en fonction de \(n\).

b) Calculer le chiffre d'affaires à la 6e année.

c) Calculer le chiffre d'affaires cumulé sur les 6 premières années à l'aide de la formule de la somme.

a) \(u_1 = 150\,000\), \(q = 1{,}05\). Le CA de la \(n\)-ième année est \(u_n = 150\,000 \times 1{,}05^{n-1}\).

b) \(u_6 = 150\,000 \times 1{,}05^5 = 150\,000 \times 1{,}2763 \approx \mathbf{191\,442\,€}\)

c) Somme de \(u_1\) à \(u_6\) (6 termes, premier terme 150 000, raison 1,05) :

\(S = 150\,000 \times \dfrac{1 - 1{,}05^6}{1 - 1{,}05} = 150\,000 \times \dfrac{1 - 1{,}3401}{-0{,}05} = 150\,000 \times 6{,}802 \approx \mathbf{1\,020\,300\,€}\)

Question 3 (5 points)

Un technicien installe un système de régulation intelligente pour 8 000 €. Ce système permet une économie de 600 € la première année, et cette économie augmente de 4 % chaque année.

a) Montrer que les économies annuelles forment une suite géométrique. Donner \(u_1\) et \(q\).

b) Calculer le total des économies cumulées sur 10 ans.

c) Au bout de combien d'années les économies cumulées dépassent-elles le coût d'installation ? (Tester \(n = 10, 11, 12\).)

a) Chaque année, l'économie est multipliée par \(1{,}04\). Donc \(u_{n+1} = u_n \times 1{,}04\). C'est une suite géométrique : \(u_1 = 600\), \(q = 1{,}04\).

b) \(S_{10} = 600 \times \dfrac{1 - 1{,}04^{10}}{1 - 1{,}04} = 600 \times \dfrac{1 - 1{,}4802}{-0{,}04} = 600 \times 12{,}006 \approx \mathbf{7\,204\,€}\)

c) \(S_{10} \approx 7\,204 < 8\,000\).

\(S_{11} = 600 \times \dfrac{1 - 1{,}04^{11}}{-0{,}04} \approx 600 \times 13{,}486 \approx 8\,092 > 8\,000\).

Les économies cumulées dépassent le coût d'installation au bout de la 11e année.

Question 4 (5 points)

Un capital de 10 000 € est placé à intérêts composés au taux annuel de \(t\,\%\). Après 8 ans, le capital atteint 13 685 €.

a) Écrire l'équation vérifiée par \(q\) : \(10\,000 \times q^8 = 13\,685\).

b) En déduire \(q^8 = ...\)

c) Utiliser la calculatrice pour trouver \(q\) : \(q = (...)^{1/8}\). En déduire le taux annuel \(t\).

d) Après combien d'années le capital doublera-t-il ? (Tester dans le tableau de valeurs.)

a) \(10\,000 \times q^8 = 13\,685\)

b) \(q^8 = \dfrac{13\,685}{10\,000} = 1{,}3685\)

c) \(q = 1{,}3685^{1/8} \approx \mathbf{1{,}04}\). Donc le taux annuel est \(t = (1{,}04 - 1) \times 100 = \mathbf{4\,\%}\).

d) On cherche \(n\) tel que \(u_n = 10\,000 \times 1{,}04^n \geq 20\,000\), soit \(1{,}04^n \geq 2\).

\(1{,}04^{17} \approx 1{,}948 < 2\) et \(1{,}04^{18} \approx 2{,}026 > 2\). Le capital double après 18 ans.

Sujet B

Barème : 20 points

Question 1 (5 points)

Un atelier de menuiserie achète une raboteuse industrielle neuve à 18 000 €. Elle perd 12 % de sa valeur chaque année. L'atelier souhaite la revendre quand sa valeur descend sous 6 000 €.

a) Écrire le terme général \(u_n\) de la suite.

b) Calculer \(u_4\) et \(u_9\). Encadrer l'année à partir de laquelle \(u_n < 6\,000\).

c) Déterminer par essais successifs l'année exacte.

d) Calculer la valeur totale des dépréciations cumulées sur les 9 premières années : \(u_0 - u_9\).

a) \(u_n = 18\,000 \times 0{,}88^n\)

b) \(u_4 = 18\,000 \times 0{,}88^4 \approx 10\,798\,€ > 6\,000\) et \(u_9 = 18\,000 \times 0{,}88^9 \approx 5\,656\,€ < 6\,000\).

c) \(u_8 = 18\,000 \times 0{,}88^8 \approx 6\,427\,€ > 6\,000\) et \(u_9 \approx 5\,656 < 6\,000\). La raboteuse passe sous 6 000 € à l'année 9.

d) Dépréciation cumulée : \(18\,000 - 5\,656 = \mathbf{12\,344\,€}\).

Question 2 (5 points)

Le loyer d'un local artisanal est de 12 000 € la première année. Il augmente de 3 % chaque année.

a) Identifier \(u_1\) et \(q\). Écrire \(u_n\) en fonction de \(n\).

b) Calculer le loyer à la 8e année.

c) Calculer le total des loyers versés sur les 8 premières années à l'aide de la formule de la somme.

a) \(u_1 = 12\,000\), \(q = 1{,}03\). Le loyer de la \(n\)-ième année est \(u_n = 12\,000 \times 1{,}03^{n-1}\).

b) \(u_8 = 12\,000 \times 1{,}03^7 = 12\,000 \times 1{,}2299 \approx \mathbf{14\,759\,€}\)

c) Somme de \(u_1\) à \(u_8\) (8 termes, premier terme 12 000, raison 1,03) :

\(S = 12\,000 \times \dfrac{1 - 1{,}03^8}{1 - 1{,}03} = 12\,000 \times \dfrac{1 - 1{,}2668}{-0{,}03} = 12\,000 \times 8{,}892 \approx \mathbf{106\,710\,€}\)

Question 3 (5 points)

Un plombier chauffagiste installe un système solaire thermique pour 10 000 €. Ce système permet une économie de 500 € la première année, et cette économie augmente de 3 % chaque année.

a) Montrer que les économies annuelles forment une suite géométrique. Donner \(u_1\) et \(q\).

b) Calculer le total des économies cumulées sur 12 ans.

c) Au bout de combien d'années les économies cumulées dépassent-elles le coût d'installation ? (Tester \(n = 14, 15, 16\).)

a) Chaque année, l'économie est multipliée par \(1{,}03\). Donc \(u_{n+1} = u_n \times 1{,}03\). C'est une suite géométrique : \(u_1 = 500\), \(q = 1{,}03\).

b) \(S_{12} = 500 \times \dfrac{1 - 1{,}03^{12}}{1 - 1{,}03} = 500 \times \dfrac{1 - 1{,}4258}{-0{,}03} = 500 \times 14{,}192 \approx \mathbf{7\,096\,€}\)

c) \(S_{14} = 500 \times \dfrac{1 - 1{,}03^{14}}{-0{,}03} \approx 500 \times 17{,}086 \approx 8\,543 < 10\,000\).

\(S_{15} \approx 500 \times 18{,}599 \approx 9\,299 < 10\,000\).

\(S_{16} \approx 500 \times 20{,}157 \approx 10\,078 > 10\,000\).

Les économies cumulées dépassent le coût d'installation au bout de la 16e année.

Question 4 (5 points)

Un capital de 15 000 € est placé à intérêts composés au taux annuel de \(t\,\%\). Après 6 ans, le capital atteint 19 500 €.

a) Écrire l'équation vérifiée par \(q\) : \(15\,000 \times q^6 = 19\,500\).

b) En déduire \(q^6 = ...\)

c) Utiliser la calculatrice pour trouver \(q\) : \(q = (...)^{1/6}\). En déduire le taux annuel \(t\).

d) Après combien d'années le capital dépassera-t-il 25 000 € ? (Tester dans le tableau de valeurs.)

a) \(15\,000 \times q^6 = 19\,500\)

b) \(q^6 = \dfrac{19\,500}{15\,000} = 1{,}30\)

c) \(q = 1{,}30^{1/6} \approx \mathbf{1{,}045}\). Donc le taux annuel est \(t = (1{,}045 - 1) \times 100 = \mathbf{4{,}5\,\%}\).

d) On cherche \(n\) tel que \(u_n = 15\,000 \times 1{,}045^n \geq 25\,000\), soit \(1{,}045^n \geq \dfrac{5}{3} \approx 1{,}667\).

\(1{,}045^{11} \approx 1{,}623 < 1{,}667\) et \(1{,}045^{12} \approx 1{,}696 > 1{,}667\). Le capital dépasse 25 000 € après 12 ans.