QCM : Suites, dérivation et récurrence (24 questions)

Questions et réponses du QCM

1. On considère une suite numérique (un)(u_n). Quelle description correspond à cette notion ?

Une fonction de R\mathbb{R} vers R\mathbb{R}, dont nn est le terme d’indice unu_n
Une fonction de N\mathbb{N} vers N\mathbb{N}, dont nn est le terme d’indice unu_n
Une fonction de R\mathbb{R} vers N\mathbb{N}, dont unu_n est le terme d’indice nn
Une fonction de N\mathbb{N} vers R\mathbb{R}, dont unu_n est le terme d’indice nn

Une fonction de $$\mathbb{N}$$ vers $$\mathbb{R}$$, dont $$u_n$$ est le terme d’indice $$n$$

Explication

Une suite numérique associe à chaque indice naturel un réel, et unu_n désigne la valeur correspondant à l’indice nn. Les choix faisant des indices des réels ou des valeurs des naturels confondent les ensembles de départ et d’arrivée, tandis que l’inversion de nn et unu_n confond indice et terme.

2. Une suite est donnée par u0=4u_0=4, puis par la règle un+1=3un−2u_{n+1}=3u_n-2. Comment cette suite est-elle définie ?

Explicitement, par une formule donnant chaque terme en fonction du terme précédent
Explicitement, par une formule donnant chaque terme en fonction de son indice
Par récurrence, avec un premier terme et une règle utilisant le terme précédent
Par récurrence, avec une règle donnant chaque terme directement en fonction de son indice

Par récurrence, avec un premier terme et une règle utilisant le terme précédent

Explication

Une définition par récurrence fournit un ou plusieurs premiers termes et une relation calculant les suivants à partir des précédents. Une formule en fonction directe de l’indice est explicite, et le fait qu’une relation utilise le terme précédent ne suffit pas à en faire une suite arithmétique.

3. Pour une suite donnée, on constate que un≤un+1u_n\leq u_{n+1} pour chaque entier naturel nn. Quel est son sens de variation ?

Elle est croissante seulement si chaque inégalité est stricte
Elle est croissante, même si certains termes consécutifs sont égaux
Elle est décroissante, car ses termes sont comparés deux à deux
Elle est constante, car l’inégalité autorise l’égalité

Elle est croissante, même si certains termes consécutifs sont égaux

Explication

Une suite est croissante lorsque chaque terme est inférieur ou égal au suivant; l’égalité est donc permise. La décroissance inverse le sens de l’inégalité, la croissance stricte impose une condition plus forte, et une suite constante exige l’égalité à chaque rang.

4. Une suite est donnée explicitement par un=f(n)u_n=f(n), où ff est définie sur les réels. Quelle méthode peut-on utiliser pour étudier ses variations ?

Calculer les termes suivants à partir du terme précédent
Déduire les variations de la suite du signe de u0u_0
Étudier les variations de ff, qui sont celles de la suite
Comparer un+1/unu_{n+1}/u_n à 11, sans condition sur les termes

Étudier les variations de $$f$$, qui sont celles de la suite

Explication

Pour une suite définie explicitement, étudier les variations de la fonction sous-jacente permet d’étudier celles de la suite. La comparaison des rapports nécessite des termes strictement positifs; le signe du premier terme ou une récurrence ne fournit pas ici la méthode correspondante.

5. Une suite commence par u0=6u_0=6 et augmente de 44 à chaque rang. Quelle relation de récurrence la définit comme suite arithmétique ?

un+1=un+n+4u_{n+1}=u_n+n+4
un+1=4unu_{n+1}=4u_n
un+1=un+4u_{n+1}=u_n+4
un+1=un−4u_{n+1}=u_n-4

$$u_{n+1}=u_n+4$$

Explication

Dans une suite arithmétique, le terme suivant s’obtient en ajoutant la raison au terme précédent; ici, la raison vaut 44. Multiplier par 44 correspond à une autre règle, soustraire inverse le sens de l’évolution, et ajouter aussi nn fait varier l’écart entre les termes.

6. Une suite arithmétique a pour terme initial u0=7u_0=7 et pour raison r=−3r=-3. Quelle est la valeur de u5u_5 ?

−5-5
2222
44
−8-8

$$-8$$

Explication

Le terme général est un=u0+nru_n=u_0+nr, donc u5=7+5(−3)=−8u_5=7+5(-3)=-8. Utiliser la valeur absolue donne 2222, omettre le facteur nn donne 44, et ne compter que quatre augmentations de rang donne −5-5.

7. Une suite arithmétique a pour raison r=0r=0. Quelle conclusion s’applique à son sens de variation ?

Elle est constante
Elle est décroissante et non constante
Son sens de variation ne peut pas être déterminé
Elle est croissante et non constante

Elle est constante

Explication

Quand la raison est nulle, chaque terme est égal au précédent : la suite est constante. Une raison positive indique une croissance et une raison négative une décroissance; aucune de ces deux situations ne correspond à r=0r=0.

8. On calcule la somme des 66 premiers termes d’une suite arithmétique, avec u0=2u_0=2 et u5=17u_5=17. Quelle somme obtient-on ?

5757
6666
1919
114114

$$57$$

Explication

La somme des 66 premiers termes vaut 6u0+u52=62+172=576\frac{u_0+u_5}{2}=6\frac{2+17}{2}=57. Omettre la division par deux donne 114114; utiliser six intervalles donne 6666, et additionner seulement les deux extrêmes donne 1919.

9. Une suite géométrique commence par u0=7u_0=7 et a pour raison q=3q=3. Quelle relation permet de calculer chaque terme à partir du précédent ?

un+1=un3u_{n+1}=\frac{u_n}{3}
un+1=nunu_{n+1}=nu_n
un+1=un+3u_{n+1}=u_n+3
un+1=3unu_{n+1}=3u_n

$$u_{n+1}=3u_n$$

Explication

Dans une suite géométrique, chaque terme s’obtient en multipliant le précédent par la raison. Ajouter 3 correspond à une suite arithmétique, diviser par 3 utilise la raison inverse, et multiplier par l’indice ne définit pas la suite géométrique.

10. Une suite géométrique a pour terme initial u0=5u_0=5 et pour raison q=2q=2. Quelle expression donne son terme d’indice 4 ?

5×245\times 2^4
5+4×25+4\times2
5×25\times2
5×235\times2^3

$$5\times 2^4$$

Explication

Le terme général est un=u0qnu_n=u_0q^n ; ici, u4=5×24u_4=5\times2^4. L’addition décrit une progression arithmétique, l’exposant 3 oublie une itération, et la multiplication par 2 seule ne calcule que le premier terme après u0u_0.

11. Une suite géométrique a un terme initial négatif et une raison comprise entre 0 et 1. Quel est son sens de variation ?

Elle est constante.
Elle est croissante.
Elle est décroissante.
Elle n’est pas monotone.

Elle est croissante.

Explication

Pour u0<0u_0<0 et 0<q<10<q<1, la suite géométrique est croissante. Le cas u0>0u_0>0 donne une suite décroissante, la décroissance correspond ici à q>1q>1, et l’absence de monotonie concerne une raison négative.

12. Pour une suite géométrique de premier terme u0=4u_0=4 et de raison q=2q=2, quelle expression donne la somme des trois premiers termes ?

41−221−24\frac{1-2^2}{1-2}
41−21−234\frac{1-2}{1-2^3}
41−231−24\frac{1-2^3}{1-2}
34+1223\frac{4+12}{2}

$$4\frac{1-2^3}{1-2}$$

Explication

La somme des nn premiers termes vaut u01−qn1−qu_0\frac{1-q^n}{1-q} ; avec trois termes, on obtient 41−231−2=284\frac{1-2^3}{1-2}=28. L’exposant 2 compte mal les termes, la fraction inversée n’est pas la formule, et la dernière expression applique la formule d’une somme arithmétique.

13. Pour une fonction ff, le taux d’accroissement en aa tend vers −2-2 lorsque hh tend vers 0. Que peut-on conclure sur ff en aa ?

f′(a)=2f'(a)=2.
ff est dérivable et f′(a)=−2f'(a)=-2.
f(a)=−2f(a)=-2.
La tangente en aa a pour ordonnée à l’origine −2-2.

$$f$$ est dérivable et $$f'(a)=-2$$.

Explication

Si le taux d’accroissement tend vers un réel, la fonction est dérivable en ce point et cette limite est le nombre dérivé : ici f′(a)=−2f'(a)=-2. La valeur de la fonction et l’ordonnée à l’origine sont des notions distinctes, tandis que 22 inverse le signe de la limite.

14. Au point d’abscisse a=2a=2, une courbe possède une tangente de coefficient directeur 5. Quelle valeur a le nombre dérivé en ce point ?

La tangente est le point de coordonnées (2,5)(2,5).
f′(2)=2f'(2)=2
f′(2)=5f'(2)=5
f′(2)=−5f'(2)=-5

$$f'(2)=5$$

Explication

Le nombre dérivé en aa est le coefficient directeur de la tangente au point d’abscisse aa ; la pente donnée implique donc f′(2)=5f'(2)=5. La tangente est une droite, l’abscisse du point ne donne pas la pente, et l’opposé change à tort le signe.

15. Une fonction vérifie f(3)=4f(3)=4 et f′(3)=2f'(3)=2. Quelle équation représente sa tangente au point d’abscisse 3 ?

y=4(x−3)+2y=4(x-3)+2
y=2(x−3)+4y=2(x-3)+4
y=2x+4y=2x+4
y=−2(x−3)+4y=-2(x-3)+4

$$y=2(x-3)+4$$

Explication

La tangente en aa a pour équation y=f′(a)(x−a)+f(a)y=f'(a)(x-a)+f(a) ; en remplaçant par les données, on obtient y=2(x−3)+4y=2(x-3)+4. L’équation 2x+42x+4 oublie le décalage qui assure le passage par le point de tangence, la suivante échange pente et valeur, et la dernière inverse la pente.

16. Pour g(x)=x−3g(x)=x^{-3} avec x≠0x\neq0, quelle est l’expression de g′(x)g'(x) ?

−3x−2-3x^{-2}
x−4x^{-4}
−3x−4-3x^{-4}
3x−43x^{-4}

$$-3x^{-4}$$

Explication

La règle (xn)′=nxn−1 (x^n)'=nx^{n-1} donne g′(x)=−3x−4g'(x)=-3x^{-4}. L’exposant −2-2 résulte d’une soustraction erronée, tandis que 3x−43x^{-4} oublie le signe du coefficient.

17. Pour h(x)=sin⁡x+exh(x)=\sin x+e^x, quelle est l’expression de h′(x)h'(x) ?

sin⁡x+1\sin x+1
−sin⁡x+ex-\sin x+e^x
cos⁡x+ex\cos x+e^x
cos⁡x−sin⁡x\cos x-\sin x

$$\cos x+e^x$$

Explication

La dérivée de sin⁡x\sin x est cos⁡x\cos x et celle de exe^x est exe^x; la dérivation terme à terme donne donc h′(x)=cos⁡x+exh'(x)=\cos x+e^x. −sin⁡x-\sin x est la dérivée du cosinus, et 11 celle de la fonction identité.

18. Pour u(x)=x2u(x)=x^2 et v(x)=x+1v(x)=x+1, quelle expression donne la dérivée de leur produit u(x)v(x)u(x)v(x) ?

2x(x+1)2x(x+1)
2x(x+1)−x2(x+1)2\frac{2x(x+1)-x^2}{(x+1)^2}
2x2x
2x(x+1)+x22x(x+1)+x^2

$$2x(x+1)+x^2$$

Explication

La règle du produit est (uv)′=u′v+uv′(uv)'=u'v+uv'; ici, elle donne 2x(x+1)+x22x(x+1)+x^2 puisque u′=2xu'=2x et v′=1v'=1. 2x(x+1)2x(x+1) oublie le terme uv′uv', tandis que l’expression avec un dénominateur applique la règle du quotient.

19. Une fonction dérivable ff vérifie f′(x)=−2f'(x)=-2 sur l’intervalle ]1,5[]1,5[. Quel est son sens de variation sur cet intervalle ?

Constante
Décroissante
Impossible à déterminer sans connaître le signe de f(x)f(x)
Croissante

Décroissante

Explication

Une dérivée négative sur tout l’intervalle implique que ff y est décroissante. Une dérivée nulle caractériserait une fonction constante; le signe de f(x)f(x) ne remplace pas l’étude du signe de sa dérivée.

20. Une fonction dérivable sur un intervalle ouvert possède un maximum local en x0=3x_0=3. Quelle égalité doit alors vérifier sa dérivée en ce point ?

f′(x)=0f'(x)=0 pour tout xx de l’intervalle
f′(3)=0f'(3)=0
f′(3)>0f'(3)>0
f′(3)=3f'(3)=3

$$f'(3)=0$$

Explication

Pour une fonction dérivable sur un intervalle ouvert, tout extremum local en x0x_0 impose f′(x0)=0f'(x_0)=0. L’abscisse 33 n’est pas la valeur de la dérivée, et cette condition ponctuelle n’implique pas que la dérivée soit nulle partout.

21. Pour démontrer par récurrence qu’une propriété est vraie pour tout entier n≥3n\geq 3, quelle démarche faut-il suivre ?

Établir que P(k)P(k) entraîne P(k+1)P(k+1) pour tout k≥3k\geq3, puis conclure sans vérifier P(3)P(3)
Vérifier P(3)P(3), établir que P(k)P(k) entraîne P(k+1)P(k+1) pour tout k≥3k\geq3, puis conclure pour tout n≥3n\geq3
Vérifier P(3)P(3), établir que P(k+1)P(k+1) entraîne P(k)P(k), puis conclure pour tout n≥3n\geq3
Vérifier P(3)P(3) et quelques cas suivants, puis conclure sans démontrer l’hérédité

Vérifier $$P(3)$$, établir que $$P(k)$$ entraîne $$P(k+1)$$ pour tout $$k\geq3$$, puis conclure pour tout $$n\geq3$$

Explication

La récurrence exige une initialisation au rang de départ, l’hérédité de kk à k+1k+1, puis la conclusion pour tous les rangs concernés. Omettre P(3)P(3) néglige l’initialisation, vérifier quelques cas ne prouve pas l’hérédité, et inverser l’implication ne démontre pas le passage requis.

22. Dans le cadre du raisonnement sur les entiers, quel statut possède le principe de récurrence ?

Une propriété particulière des suites arithmétiques
Un théorème démontré à partir d’autres propriétés des entiers
Un axiome qui contribue à définir les entiers
Une méthode de démonstration qui s’applique aux réels

Un axiome qui contribue à définir les entiers

Explication

Le principe de récurrence est un axiome qui définit les entiers et ne reçoit donc pas de preuve dans ce cadre. Le qualifier de théorème à démontrer, l’étendre aux réels ou le réduire aux suites arithmétiques correspond à des confusions différentes.

23. Une suite commence par u0=2u_0=2 et chaque terme suivant est obtenu en multipliant le terme courant par −3-3 puis en ajoutant 55. De quel type de suite s’agit-il ?

Une suite géométrique de raison −3-3 et de premier terme 22
Une suite arithmético-géométrique de relation un+1=−3un+5u_{n+1}=-3u_n+5
Une suite arithmétique de raison −3-3 et de premier terme 22
Une suite explicite de formule un=−3n+5u_n=-3n+5

Une suite arithmético-géométrique de relation $$u_{n+1}=-3u_n+5$$

Explication

Une suite arithmético-géométrique est définie par un premier terme et une récurrence de la forme un+1=qun+ru_{n+1}=qu_n+r, ici avec q=−3q=-3 et r=5r=5. Une suite arithmétique ajoute une constante, une suite géométrique multiplie par une constante sans ajout, et la formule proposée ne décrit pas la récurrence donnée.

24. Pour a=0,2a=0{,}2 et n=4n=4, quelle borne inférieure l’inégalité de Bernoulli donne-t-elle pour (1+a)n(1+a)^n ?

1,21{,}2
1,81{,}8
1,61{,}6
0,20{,}2

$$1{,}8$$

Explication

Bernoulli donne (1+a)n≥1+na (1+a)^n\geq1+na lorsque a>0a>0. Ici, 1+4×0,2=1,81+4\times0{,}2=1{,}8; 1,21{,}2 oublie le facteur nn, 0,20{,}2 correspond à une soustraction, et 1,61{,}6 utilise l’exposant n−1n-1.

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Mémorisez les réponses avec 49 flashcards sur Suites, dérivation et récurrence.

Qu’est-ce qu’une suite numérique ?

Une fonction de N\mathbb{N} vers R\mathbb{R}.

Que représente unu_n dans une suite numérique ?

Le terme d’indice nn.

Comment une suite définie explicitement donne-t-elle ses termes ?

Par une formule un=f(n)u_n=f(n) valable pour tout nn.

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