Enseignement scientifique • 1ère

Applications à des contextes simples
Suites arithmétiques et modélisation

Concepts & Exercices
\(u_n = u_0 + nr\)
Modèle linéaire pour les suites arithmétiques
Économie
\(S_n = S_0 + np\)
Épargne régulière
Biologie
\(h_n = h_0 + ng\)
Croissance linéaire
Physique
\(T_n = T_0 + nt\)
Température
💰
Définition : Les suites arithmétiques modélisent des phénomènes avec croissance ou décroissance linéaire.
📊
Application : Économie, biologie, physique, sciences sociales.
📈
Caractéristique : Variation constante entre deux termes consécutifs.
🔄
Modélisation : uₙ = u₀ + nr, où u₀ est la valeur initiale et r la raison.
💡
Conseil : Identifier la grandeur initiale et la variation constante dans le contexte
🔍
Attention : Le rang n correspond souvent au nombre de périodes écoulées
Astuce : Utiliser un tableau pour visualiser les premiers termes
📋
Méthode : Définir la suite, identifier u₀ et r, appliquer la formule
Exercice 1
Un salarié place 100€ chaque mois sur un compte. S'il débute avec 500€, quel sera son solde après 12 mois ?
Exercice 2
Une plante pousse de 3cm chaque semaine. Si elle mesure 15cm aujourd'hui, quelle sera sa taille dans 8 semaines ?
Exercice 3
La température diminue de 2°C chaque heure. Si elle est de 25°C à midi, quelle sera-t-elle à 19h ?
Exercice 4
Une ville voit sa population augmenter de 800 habitants par an. Si elle comptait 45000 habitants en 2020, combien en comptera-t-elle en 2025 ?
Exercice 5
Un réservoir perd 5L d'eau par jour. S'il contenait 1000L initialement, combien contiendra-t-il après 15 jours ?
Exercice 6
Un coureur améliore sa performance de 30 secondes chaque semaine. Si son temps initial est de 25 minutes, quel sera-t-il dans 6 semaines ?
Exercice 7
Une entreprise vend 50 articles de plus chaque mois. Si elle en a vendu 200 en janvier, combien en vendra-t-elle en septembre ?
Exercice 8
Une ampoule perd 10 lumens d'intensité lumineuse chaque année. Si elle émettait 800 lumens initialement, quelle sera son intensité dans 4 ans ?
Exercice 9
Un étudiant apprend 15 mots nouveaux par jour. S'il connaissait 1000 mots initialement, combien connaîtra-t-il après 20 jours ?
Exercice 10
Une machine usine 20 pièces de plus chaque jour. Si elle en produisait 100 le premier jour, combien produira-t-elle le 10ème jour ?
Corrigé : Exercices 1 à 5
1 Solde bancaire
Définition :

Modèle financier : Épargne régulière avec augmentation constante du capital.

Méthode :

Identifier la valeur initiale (solde initial) et la variation constante (versement mensuel).

Étape 1 : Identifier les paramètres

u₀ = 500€ (solde initial), r = 100€ (versement mensuel)

Étape 2 : Déterminer le nombre de mois

n = 12 mois

Étape 3 : Appliquer la formule

\(u_{12} = u_0 + 12r = 500 + 12 \times 100\)

Étape 4 : Calculer le solde final

\(u_{12} = 500 + 1200 = 1700\)€

Réponse finale :

Le solde sera de 1700€ après 12 mois.

Règles appliquées :

Modélisation : Évolution linéaire du capital → suite arithmétique

Formule : uₙ = u₀ + nr

Calcul : Addition de la valeur initiale et des versements cumulés

2 Croissance de la plante
Définition :

Modèle biologique : Croissance linéaire avec taux constant.

Étape 1 : Identifier les paramètres

u₀ = 15cm (hauteur actuelle), r = 3cm (croissance hebdomadaire)

Étape 2 : Déterminer le nombre de semaines

n = 8 semaines

Étape 3 : Appliquer la formule

\(u_8 = u_0 + 8r = 15 + 8 \times 3\)

Étape 4 : Calculer la hauteur finale

\(u_8 = 15 + 24 = 39\)cm

Réponse finale :

La plante mesurera 39cm dans 8 semaines.

Règles appliquées :

Croissance linéaire : Accroissement constant → suite arithmétique

Formule : uₙ = u₀ + nr

Calcul : Addition de la hauteur initiale et de la croissance totale

3 Température décroissante
Définition :

Phénomène thermique : Diminution constante de température.

Étape 1 : Identifier les paramètres

u₀ = 25°C (température à midi), r = -2°C (baisse horaire)

Étape 2 : Calculer le nombre d'heures

De midi (12h) à 19h : 19 - 12 = 7 heures

Étape 3 : Appliquer la formule

\(u_7 = u_0 + 7r = 25 + 7 \times (-2)\)

Étape 4 : Calculer la température finale

\(u_7 = 25 - 14 = 11\)°C

Réponse finale :

La température sera de 11°C à 19h.

Règles appliquées :

Variation constante : Diminution régulière → suite arithmétique avec raison négative

Formule : uₙ = u₀ + nr

Calcul : Attention au signe de la raison

4 Population urbaine
Définition :

Modèle démographique : Croissance régulière de la population.

Étape 1 : Identifier les paramètres

u₀ = 45000 (population en 2020), r = 800 (accroissement annuel)

Étape 2 : Calculer le nombre d'années

De 2020 à 2025 : 2025 - 2020 = 5 ans

Étape 3 : Appliquer la formule

\(u_5 = u_0 + 5r = 45000 + 5 \times 800\)

Étape 4 : Calculer la population finale

\(u_5 = 45000 + 4000 = 49000\) habitants

Réponse finale :

La ville comptera 49000 habitants en 2025.

Règles appliquées :

Accroissement constant : Modèle linéaire de croissance → suite arithmétique

Formule : uₙ = u₀ + nr

Calcul : Addition de la population initiale et des naissances nettes

5 Réservoir d'eau
Définition :

Phénomène de décroissance : Diminution constante de volume.

Étape 1 : Identifier les paramètres

u₀ = 1000L (volume initial), r = -5L (perte journalière)

Étape 2 : Déterminer le nombre de jours

n = 15 jours

Étape 3 : Appliquer la formule

\(u_{15} = u_0 + 15r = 1000 + 15 \times (-5)\)

Étape 4 : Calculer le volume final

\(u_{15} = 1000 - 75 = 925\)L

Réponse finale :

Le réservoir contiendra 925L après 15 jours.

Règles appliquées :

Diminution constante : Suite arithmétique avec raison négative

Formule : uₙ = u₀ + nr

Calcul : Soustraction de la perte totale au volume initial

Corrigé : Exercices 6 à 10
6 Performance sportive
Définition :

Amélioration linéaire : Progression constante des performances.

Étape 1 : Convertir le temps initial

25 minutes = 25 × 60 = 1500 secondes

Étape 2 : Identifier les paramètres

u₀ = 1500s (temps initial), r = -30s (amélioration hebdomadaire)

Étape 3 : Déterminer le nombre de semaines

n = 6 semaines

Étape 4 : Appliquer la formule

\(u_6 = u_0 + 6r = 1500 + 6 \times (-30)\)

Étape 5 : Calculer le temps final

\(u_6 = 1500 - 180 = 1320\) secondes

Étape 6 : Convertir en minutes

1320 ÷ 60 = 22 minutes

Réponse finale :

Le coureur aura un temps de 22 minutes dans 6 semaines.

Règles appliquées :

Unités : Convertir tout dans la même unité (secondes)

Amélioration : Gain de temps → raison négative

Calcul : Conversion finale pour meilleure lisibilité

7 Ventes d'articles
Définition :

Augmentation commerciale : Croissance régulière des ventes.

Étape 1 : Identifier les paramètres

u₀ = 200 (ventes en janvier), r = 50 (augmentation mensuelle)

Étape 2 : Calculer le nombre de mois

De janvier à septembre : janvier=0, février=1, ..., septembre=8

Étape 3 : Appliquer la formule

\(u_8 = u_0 + 8r = 200 + 8 \times 50\)

Étape 4 : Calculer les ventes

\(u_8 = 200 + 400 = 600\) articles

Réponse finale :

L'entreprise vendra 600 articles en septembre.

Règles appliquées :

Indexation : Janvier = 0, février = 1, ..., septembre = 8

Formule : uₙ = u₀ + nr

Calcul : Addition des ventes initiales et de la croissance

8 Intensité lumineuse
Définition :

Dégradation progressive : Diminution constante de l'éclairage.

Étape 1 : Identifier les paramètres

u₀ = 800 lumens (intensité initiale), r = -10 lumens (perte annuelle)

Étape 2 : Déterminer le nombre d'années

n = 4 ans

Étape 3 : Appliquer la formule

\(u_4 = u_0 + 4r = 800 + 4 \times (-10)\)

Étape 4 : Calculer l'intensité finale

\(u_4 = 800 - 40 = 760\) lumens

Réponse finale :

L'ampoule émettra 760 lumens dans 4 ans.

Règles appliquées :

Dégradation : Diminution constante → raison négative

Formule : uₙ = u₀ + nr

Calcul : Soustraction de la perte totale à l'intensité initiale

9 Apprentissage de mots
Définition :

Acquisition linéaire : Augmentation constante des connaissances.

Étape 1 : Identifier les paramètres

u₀ = 1000 mots (vocabulaire initial), r = 15 mots (apprentissage quotidien)

Étape 2 : Déterminer le nombre de jours

n = 20 jours

Étape 3 : Appliquer la formule

\(u_{20} = u_0 + 20r = 1000 + 20 \times 15\)

Étape 4 : Calculer le vocabulaire final

\(u_{20} = 1000 + 300 = 1300\) mots

Réponse finale :

L'étudiant connaîtra 1300 mots après 20 jours.

Règles appliquées :

Accroissement : Acquisition constante → raison positive

Formule : uₙ = u₀ + nr

Calcul : Addition du vocabulaire initial et des mots appris

10 Production industrielle
Définition :

Augmentation productive : Croissance régulière de la production.

Étape 1 : Identifier les paramètres

u₀ = 100 pièces (production du premier jour), r = 20 pièces (augmentation quotidienne)

Étape 2 : Déterminer le rang

Le 10ème jour correspond à n = 9 (car le premier jour est n = 0)

Étape 3 : Appliquer la formule

\(u_9 = u_0 + 9r = 100 + 9 \times 20\)

Étape 4 : Calculer la production

\(u_9 = 100 + 180 = 280\) pièces

Réponse finale :

La machine produira 280 pièces le 10ème jour.

Règles appliquées :

Indexation : Premier jour = n = 0, 10ème jour = n = 9

Formule : uₙ = u₀ + nr

Calcul : Addition de la production initiale et de l'augmentation cumulative

Applications à des contextes simples Croissance linéaire et suites arithmétiques