INFO BAC ANTILLES-GUYANE 2007 SUR LES SUITES
EXERCICE 2 5 points
                         Réservé aux candidats ayant suivi l’enseignement de spécialité 
Dans un pays, un organisme étudie l’évolution de la population.
Compte tenu des naissances et des décès, on a constaté que la population a un taux
d’accroissement naturel et annuel de 14 pour mille.
De plus, chaque année, 12 000 personnes arrivent dans ce pays et 5 000 personnes le
quittent.
En 2005, la population de ce pays était de 75 millions d’habitants.
On suppose que l’évolution ultérieure obéit au modèle ci-dessus.
On note Pn la population de l’année 2005 + n exprimée en milliers d’habitants.
1. Déterminer P0, P1 et P2.
La suite de terme général Pn est-elle arithmétique ? géométrique ?
Justifier la réponse.
2. Expliquer pourquoi on obtient, pour tout entier naturel n, Pn+1 = 1,014 Pn + 7.
3. Démontrer que la suite (Un) définie par Un = Pn + 500 pour tout entier naturel n est
une suite géométrique.
Déterminer sa raison et son premier terme.
4. Exprimer Un puis Pn en fonction de n.
5. a. Combien d’habitants peut-on prévoir en 2010 ?
b. Au bout de combien d’années la population aura-t-elle doublé par rapport à
l’année 2005 ?
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Réponse:
1. Déterminons P0, P1 et P2.
               ATTENTION:      P0, P1 et P2      sont exprimés en milliers d'habitants.
       •      P0  = 75 000    milliers  d'habitants  car  en 2005 + 0   il y a 75 000 000  habitants 
• 75 000 000 ×( 1 + 14 /1000) +12 000 - 5000 = 76 057 000
                P1  =    76 057   milliers d'habitants
1 + 14 /1000 étant le cœfficient multiplicateur
pour " l'accroissement naturel et annuel"
               c-à-d           P1    = 76 057    milliers d'habitants
        •     76057000    ×( 1 + 14 /1000)  +12 000 - 5000 = 77128798
             Ainsi:       P2    = 77128, 798  milliers d'habitants        
c-à-d P2 = 77 128, 798 milliers d'habitants
Conclusion :
En 2005 P0 = 75 000 milliers d'habitants
              En 2006      P1   = 76 057    milliers d'habitants   
             En 2076       P2    =  77 128,798  milliers d'habitants 
 
Regardons si la suite ( Pn ) est arithmétique ? géométrique ?
         P2 - P1  =  77128,798 - 76057 = 1 071, 798
P1 - P0 = 76057 - 75000 = 1 057
     Donc     P2 - P1   ≠  P1 - P0 
Ainsi la suite ( Pn ) n'est pas arithmétique.
         P2  /  P1  =   77128,798 /  76057  = 1,014092036
P1 / P0 = 76057 / 75000 = 1.01409333 ....
Donc P2 / P1 ≠ P1 / P0
La suite ( Pn ) ne semble ni arithmétique ni géométrique.
2. Expliquons pourquoi on obtient, pour tout entier naturel n, Pn+1 = 1,014 Pn + 7.
       
• Le nombre d'habitants en 2005 + ( n + 1 ) est : 1000× Pn+1 habitants
           •     Le nombre d'habitants en 2005 +  n    est :               1000 × Pn     habitants
• Comme 1 + 14 /1000 étant le cœfficient multiplicateur
pour " l'accroissement naturel et annuel"
Le nombre d'habitants en 2005 + ( n + 1 ) est :
( 1 + 14 / 1000 ) ×1000× Pn + 12000 - 5000 = ( 1 + 14 / 1000 ) ×1000× Pn + 7000
c-à-d 1000× Pn+1 = ( 1 + 14 / 1000 ) ×1000× Pn + 7000
c-à-d en divisant par 1000
Pn+1 = ( 1 + 14 / 1000 ) × Pn + 7
c-à-d
Pn+1 = 1,014 Pn + 7
Conclusion : Pn+1 = 1,014 Pn + 7 avec n dans IN
3. Démontrons que la suite ( Un ) définie par Un = Pn + 500 pour tout entier naturel n est
           une suite géométrique. Précison,s sa raison et son premier terme.
Considérons :
Un+1 = Pn+1 + 500
Or Pn+1 = 1,014 Pn + 7
D'où
Un+1 =1,014 Pn + 7+ 500
Mais Un = Pn + 500 s'écrit aussi Pn = Un - 500
d'où
Un+1 =1,014 × ( Un - 500 ) + 7+ 500
c-à-d
Un+1 =1,014 Un - 1,014 × 500 + 507
Mais - 1 ,014× 500 + 507 = 0
D'où Un+1 =1,014 Un pour tout n dans IN
De plus : U0 = P0 + 500 = 75000 + 500 = 75500
Conclusion : La suite ( Un ) est bien géométrique de raison 1 ,014 et de
premier terme U0 = 75500
4. Exprimons Un puis Pn en fonction de n.
Directement d'après le cours :
Un = U0 × 1,014n
c-à-d
             Conclusion :      Un  =  75500  ×   1,014n       avec n dans IN 
En reportant dans Pn = Un - 500
il vient :
Conclusion Pn = 75500 × 1,014n - 500 avec n dans IN
5. a. Trouvons combien d’habitants on peut prévoir en 2010 ?
On a : 2010 = 2005 + 5
Considérons n = 5
P5 = 75500 × 1,0145 - 500
c-à-d
P5 ≈ 80435,06626 milliers d'habitants
              Conclusion     La réponse est    80 435 066 habitants environs  
b. Regardons au bout de combien d’années la population aura doublé par rapport à
l’année 2005 ?
• En 2005 : P0 = 75000 milliers d'habitants
• En 2005 + n : Pn = 75500 × 1,014n - 500 milliers d'habitants
      Cherchons le plus petit entier n telque :        Pn   ≥  2 ×  P0    
c-à-d
75500 × 1,014n - 500 ≥ 2 × 75000
c-à-d
                                75500 × 1,014n      ≥  2  × 75000 + 500
              c-à-d    
1,014n ≥ ( 2 × 75000 + 500 ) / 75500
            c-à-d       imposons 
1,014n ≥ 1,9933775
      Méthode pour ceux qui ne connaissent pas la fonction ln.
On teste des entiers n jusqu'à avoir l'inégalité vérifiée.
             Pour   n =   49         alors           1,014n     ≈  1,9763      L'inégalité n'est pas vérifiée.
Pour n = 50 alors 1,014n ≈ 2,004 L'inégalité est vérifiée.
Donc, le plus petit entier n qui convient est : n = 50
          On a :  2005 + 50 = 2055
Conclusion: C'est en 2055 que la population aura doublée .
Autre méthode avec l'utilisation de ln.
Comme 1,014n ≥ 1,9933775
est une inégalité dans IR+*
et que la fonction ln est strictement croissante dans les
réels strictement positifs on a :
ln ( 1,014n ) ≥ ln ( 1,9933775 )
              c-à-d          (     d'après une propriété de la fonction ln  qui dit que   
                                                 ln ( an ) = n × ln( a )  avec a > 0 et n dans IN  )
n × ln (1,014 ) ≥ ln ( 1,9933775 )
c-à-d comme ln ( 1,014n ) > 0
n > ln ( 1,9933775 ) / ln ( 1,014n )
Mais ln ( 1,9933775 ) / ln ( 1,014n ) ≈ 49,618
Prenons le plus petit entier naturel n tel que n ≥ 49,618
C'est n = 50
         Après c'est la même conclusion.         
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