Exercice N°4 (Sujet Nouvelle Calédonie 19 Novembre 2015)
On considère deux suites de nombres réels $\left(d_n\right)$ et $\left(a_n\right)$ définies par $d_0 = 300$,
$a_0 = 450$ et, pour tout entier naturel $n \geqslant 0$
\[\renewcommand\arraystretch{1.8}\left\{\begin{array}{l c l}
d_{n+1} &=&\dfrac{1}{2}d_n + 100\\
a_{n+1} &=&\dfrac{1}{2}d_n + \dfrac{1}{2}a_n + 70
\end{array}\right.\renewcommand\arraystretch{1}\]
On souhaite écrire un algorithme qui permet d'afficher en sortie les valeurs de $d_n$ et
$a_n$ pour une valeur entière de $n$ saisie par l'utilisateur.
L'algorithme suivant est proposé :
1. Calculer $d_1$ et $a_1$.
2. a) Quels nombres obtient-on en sortie de l'algorithme pour $n = 1$ ?
Ces résultats sont-ils cohérents avec ceux obtenus à la question 1 ?
2. b) Expliquer comment corriger cet algorithme pour qu'il affiche les résultats
souhaités.
3. a) Pour tout entier naturel $n$, on pose $e_n = d_n - 200$.
Montrer que la suite $\left(e_n\right)$ est géométrique.
3. b) En déduire l'expression de $d_n$ en fonction de $n$.
La suite $\left(d_n\right)$ est-elle convergente ? Justifier.
4. On admet que pour tout entier naturel $n$,
\[a_n = 100n\left(\dfrac{1}{2}\right)^n + 110\left(\dfrac{1}{2}\right)^n + 340.\]
4. a) Montrer que pour tout entier $n$ supérieur ou égal à 3, on a $2n^2 \geqslant (n + 1)^2$.
4. b) Montrer par récurrence que pour tout entier $n$ supérieur ou égal à 4,
$2^n \geqslant n^2$.
4. c) En déduire que pour tout entier $n$ supérieur ou égal à 4,
$0 \leqslant 100n\left(\dfrac{1}{2}\right)^n \leqslant \dfrac{100}{n}$.
4. d) Étudier la convergence de la suite $\left(a_n\right)$.