Devoir à faire en 3 h sans sortie anticipée. Les calculatrices sont interdites.
Les élèves veilleront à numéroter toutes les copies et y inscrire leur nom.
Les résultats de chaque question doivent être encadrés.
Étude de fonction
On considère la fonction définie
pour tout x ∈ R∗+ par
f(x)
= ln(1 + 2x)/x − 1.
- Montrer que la fraction ln(1 + 2x)/x peut s’écrire comme un taux d’accroissement et en déduire que la fonction f admet une limite finie en 0 et préciser cette limite.
- Déterminer une fonction h définie sur R∗+ telle que pour tout réel x non nul sur cet intervalle,
f′(x) = h(x)/x2.
- Étudier les variations de h puis en déduire celles de f.
- Montrer que la fonction f s'annule en un unique réel α. (On admettra α ≈ 1,26.)
- Tracer l'allure de la courbe représentative de f dans un repère orthonormé.
Pentagone
- Rappeler combien vaut la somme des racines cinquièmes de l'unité dans C.
- En déduire la relation 2 cos(4π/5)
+ 2 cos(2π/5) + 1 = 0.
- Montrer que pour tout θ ∈ R on a
cos(2θ) = 2 cos2(θ) − 1.
- En déduire que cos(2π/5)
est solution de l’équation 4x2 + 2x − 1 = 0.
- Calculer toutes les solutions de l’équation ci-dessus et en déduire la valeur de cos(2π/5)
et de sin(2π/5).
Comparaison de croissance
Pour tout n ∈ N
on note qn
= n/2n
- Montrer que la suite est strictement positive à partir du rang 1 et que pour tout n ≥ 2
on a qn+1
≤ 3/4 qn.
- En déduire que pour tout n ∈ N on a 0 ≤ qn
≤ (3/4)n.
Suite avec une fonction de récurrence harmonique
On définit la fonction h : x ↦ 5x + 8/3x + 7).
- Montrer que la fonction h est bien définie sur R+ et que cet intervalle est stable par h.
- En déduire qu’en posant p0 = 0
et pour tout n ∈ N,
pn+1
= h(pn)
on définit une suite positive.
- Calculer p1
et p2. Montrer que la fonction h admet un unique point fixe négatif que l’on notera α.
- On pose pour tout n ∈ N,
qn = pn − α. Montrer que la suite (qn) ne s’annule pas et que son inverse (rn) = (1/qn) vérifie la relation
pour tout n ∈ N,
rn+1 = 3 + rn/11).
- Montrer que l’équation x = 3 + x/11)
admet une unique solution positive que l’on appellera β.
- Montrer que la suite (sn)
= (rn − β)
est géométrique et préciser sa raison et son premier terme.
- En déduire les expressions du terme général pour les suites (sn)
(rn)
(qn)
(pn)