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Leçon 7

Lien avec les suites géométriques

Le cours écrit

7.1 La suite de terme général ena\mathrm{e}^{na}

Propriété. Pour tout réel aa, la suite (un)(u_n) définie par un=enau_n = \mathrm{e}^{na} est géométrique, de raison ea\mathrm{e}^a et de premier terme u0=1u_0 = 1.

En effet, pour tout entier naturel nn, un+1=e(n+1)a=ena×ea=un×ea.u_{n + 1} = \mathrm{e}^{(n + 1)a} = \mathrm{e}^{na} \times \mathrm{e}^a = u_n \times \mathrm{e}^a. On peut aussi écrire un=(ea)nu_n = \left(\mathrm{e}^a\right)^n.

7.2 Sur la courbe

Exemple 21. Pour des abscisses espacées de 0,50{,}5, chaque ordonnée s'obtient en multipliant la précédente par e0,5≈1,65\mathrm{e}^{0{,}5} \approx 1{,}65.

xx 00 0,50{,}5 11 1,51{,}5 22
ex\mathrm{e}^x (valeur approchée) 11 1,651{,}65 2,722{,}72 4,484{,}48 7,397{,}39

Ajouter un même nombre à l'abscisse revient à multiplier l'ordonnée par un même nombre.

7.3 Sens de variation

Signe de aa Raison ea\mathrm{e}^a Suite (ena)\left(\mathrm{e}^{na}\right)
a>0a > 0 ea>1\mathrm{e}^a > 1 strictement croissante
a<0a < 0 0<ea<10 < \mathrm{e}^a < 1 strictement décroissante

Exemple 22. Pour a=−1a = -1 : u0=1u_0 = 1, u1≈0,37u_1 \approx 0{,}37, u2≈0,14u_2 \approx 0{,}14, u3≈0,05u_3 \approx 0{,}05. Les termes semblent se rapprocher de 00.

7.4 Un capital, en temps discret

Exemple 23. On place 10001000 euros à 3 %3\,\% par an, avec des intérêts versés une fois par an. Chaque année, le capital est multiplié par 1,031{,}03. Au bout de nn années, il vaut un=1000×1,03n.u_n = 1000 \times 1{,}03^n. C'est une suite géométrique : le temps avance par sauts. On obtient u10≈1344u_{10} \approx 1344 euros.

7.5 Le même capital, en temps continu

Exemple 24. Imaginons des intérêts versés en continu : à chaque instant, le capital grandit à une vitesse égale à 3 %3\,\% de sa valeur. On a f′=0,03 ff' = 0{,}03\,f et f(t)=1000 e0,03t,f(t) = 1000\,\mathrm{e}^{0{,}03t}, où tt est un réel positif. Pour tout nn entier, f(n+1)=f(n)×e0,03f(n + 1) = f(n) \times \mathrm{e}^{0{,}03}, avec e0,03≈1,0305\mathrm{e}^{0{,}03} \approx 1{,}0305 : aux instants entiers, on retrouve une suite géométrique. Et f(10)=1000 e0,3≈1350f(10) = 1000\,\mathrm{e}^{0{,}3} \approx 1350 euros. Les deux modèles sont très proches.

7.6 Discret et continu

Temps discret Temps continu
Variable entier nn réel tt
Évolution un+1=q unu_{n + 1} = q\,u_n f′=k ff' = k\,f
Expression un=u0 qnu_n = u_0\,q^n f(t)=f(0) ektf(t) = f(0)\,\mathrm{e}^{kt}

Les deux modèles sont reliés par q=ekq = \mathrm{e}^k. À partir de kk, on calcule qq. L'inverse, retrouver kk à partir de qq, demandera un outil de Terminale.

7.7 Un peu d'histoire

La notation exponentielle et les fonctions exponentielles apparaissent vers la fin du XVIIe siècle. On cherche alors à traiter des phénomènes de croissance comparables à ceux des intérêts composés. La modélisation de ces situations fait apparaitre naturellement la caractérisation de ce chapitre : la seule fonction telle que y′=yy' = y et y(0)=1y(0) = 1.

Lire le cours complet du chapitre

Exercices 13 et 14

  • Exercice 13 : des suites géométriques
  • Exercice 14 : deux placements, deux modèles

Exercices du chapitre (PDF, 198 Ko)

Corrigés

Cherche d'abord les exercices sur ta feuille, puis compare avec le corrigé détaillé.

Corrigés du chapitre (PDF, 154 Ko)

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