Devoir Surveillé 3 S1 – 1ère Bac Sc Exp

Devoir Surveillé N°3 – Semestre 1

Suites Numériques & Trigonométrie

Mathématiques

Niveau : 1ère Année Bac Sc. Expérimentales

Durée : 2 heures

Nom et Prénom : …………………………………………………… Classe : ………… Note : …….. / 20
Exercice 1 : Suites Numériques (9 points)
Partie 1 : Suite récurrente

Soit \((u_n)\) la suite numérique définie par : \[ u_0 = 3 \quad \text{et} \quad \forall n \in \mathbb{N}, \quad u_{n+1} = \frac{5u_n – 4}{u_n + 1} \]

  1. Calculer \(u_1\) et \(u_2\). (0.5 pt)
  2. Montrer par récurrence que : \(\forall n \in \mathbb{N}, \quad u_n > 2\). (1.5 pts)
  3. Étudier la monotonie de la suite \((u_n)\). (1 pt)
  4. En déduire que \((u_n)\) est convergente. (0.5 pt)
Partie 2 : Suite auxiliaire

On considère la suite \((v_n)\) définie par : \(v_n = \frac{1}{u_n – 2}\).

  1. Montrer que \((v_n)\) est une suite arithmétique de raison \(r = \frac{1}{3}\). (1.5 pts)
  2. Exprimer \(v_n\) en fonction de \(n\). (1 pt)
  3. En déduire l’expression de \(u_n\) en fonction de \(n\), puis calculer la limite de \((u_n)\). (1.5 pts)
  4. Calculer la somme : \(S_n = v_0 + v_1 + \dots + v_{2024}\). (1.5 pts)
Exercice 2 : Calcul Trigonométrique (10 points)
Partie 1 : Équations
  1. Résoudre dans \(\mathbb{R}\) l’équation : \(2\cos(x) – \sqrt{3} = 0\). (1 pt)
  2. Résoudre dans l’intervalle \([-\pi ; \pi]\) l’équation : \(\tan(2x) = -\sqrt{3}\). (1.5 pts)
  3. Résoudre dans \(\mathbb{R}\) l’équation : \(\sqrt{3}\cos(x) – \sin(x) = 1\). (1.5 pts)
Partie 2 : Transformations et Inéquations

On pose \(P(x) = 2\cos^2(x) – \cos(x) – 1\).

  1. Résoudre dans \([0 ; 2\pi]\) l’équation \(P(x) = 0\). (1.5 pts)
  2. Résoudre dans \([0 ; 2\pi]\) l’inéquation \(P(x) < 0\). (1.5 pts)
Partie 3 : Simplification

Soit \(A(x) = \frac{\sin(3x)}{\sin(x)} – \frac{\cos(3x)}{\cos(x)}\) (pour \(x \not\equiv 0 [\frac{\pi}{2}]\)).

  1. Montrer que \(A(x) = 2\). (2 pts)
  2. Calculer \(\cos(4x)\) en fonction de \(\cos(x)\). (1 pt)
Exercice 3 : Bonus (1 point)

Soit \((u_n)\) une suite arithmétique telle que \(u_5 = 10\) et \(u_{10} = 25\).

Calculer la raison \(r\) et le premier terme \(u_0\).

Fin du Devoir Surveillé 3 – Niveau 1ère Bac Sciences Expérimentales