Croissance linéaire
Cours
Un abonnement qui augmente de \(2\) € chaque mois, une épargne qui reçoit \(50\) € par mois, le niveau des océans qui monte d'environ \(3\) mm par an, un taxi qui facture \(1{,}50\) € par kilomètre : chaque fois, la grandeur augmente (ou diminue) de la même quantité à chaque étape. On parle de croissance linéaire. Avec ce chapitre, tu sauras :
- reconnaître une croissance linéaire et la décrire par une suite arithmétique ou une fonction affine ;
- calculer directement la valeur au bout de \(n\) étapes ;
- lire et tracer les graphiques correspondants ;
- trouver à partir de quand la grandeur dépasse un seuil.
1 Reconnaître une croissance linéaire
Quand on ajoute toujours la même quantité d'une étape à la suivante, la croissance est linéaire.
Un abonnement coûte \(10\) € le premier mois, puis augmente de \(2\) € chaque mois : \(10\) ; \(12\) ; \(14\) ; \(16\) ; \(18\)… Les différences entre deux mois consécutifs sont toutes égales à \(2\).
On numérote les étapes \(n = 0\), \(1\), \(2\)… et on note \(u(n)\) la valeur à l'étape \(n\). La suite \(u\) est arithmétique de raison \(r\) si, pour passer d'une étape à la suivante, on ajoute toujours le même nombre \(r\). En symboles : pour tout entier naturel \(n\), \(u(n + 1) = u(n) + r\). On écrit aussi \(u_n\) au lieu de \(u(n)\).
On calcule les différences entre chaque valeur et la précédente. Toutes égales → arithmétique, de raison cette différence.
Exemple guidé — \(20\) ; \(17\) ; \(14\) ; \(11\) est-elle arithmétique ?
Étape 1 — Les différences. \(17 - 20 = -3\) ; \(14 - 17 = -3\) ; \(11 - 14 = -3\).
Étape 2 — Conclure. Les différences sont égales : suite arithmétique de raison \(r = -3\) et de premier terme \(u(0) = 20\).
🔍 Vérification : \(20 - 3 = 17\), \(17 - 3 = 14\), \(14 - 3 = 11\) ✓.
- ❌ Calculer les quotients. ✅ Pour une suite arithmétique, ce sont les différences qui sont constantes (les quotients, c'est pour les suites géométriques).
- ❌ Conclure après deux valeurs. ✅ On vérifie toutes les différences : \(1\) ; \(4\) ; \(9\) ; \(16\) n'est pas arithmétique (\(3\), puis \(5\), puis \(7\)).
Une personne épargne \(50\) € par mois sur un compte qui contient déjà \(300\) €. On note \(u(n)\) le montant au bout de \(n\) mois. Quelle est la nature de la suite ? Donne \(u(0)\), \(u(1)\), \(u(2)\).
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On ajoute \(50\) chaque mois : suite arithmétique de raison \(50\). \(u(0) = 300\), \(u(1) = 350\), \(u(2) = 400\).
Croissance linéaire = on ajoute toujours le même nombre \(r\) : \(u(n + 1) = u(n) + r\). On la reconnaît à ses différences constantes.
2 Calculer le terme de rang n
Pour connaître la valeur au bout de \(100\) étapes, inutile de faire \(100\) additions.
Si \(u\) est arithmétique de raison \(r\), \[u(n) = u(0) + n \times r.\] Si la suite commence à \(u(1)\) : \(u(n) = u(1) + (n - 1) \times r\). En mots : la valeur à l'étape \(n\), c'est la valeur de départ plus \(n\) fois la raison.
L'idée en une phrase : à chaque étape, on ajoute \(r\) une fois de plus.
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Étape 1 — Les premiers termes. \(u(1) = u(0) + r\), puis \(u(2) = u(1) + r = u(0) + 2r\), puis \(u(3) = u(0) + 3r\), car on ajoute \(r\) à chaque pas.
Étape 2 — Conclure. Après \(n\) pas, on a ajouté \(n\) fois \(r\) : \(u(n) = u(0) + nr\) ✓. De \(u(1)\) à \(u(n)\), il n'y a que \(n - 1\) pas.
Étape 1 — \(u(0) = 4\) et \(r = 3\) : calculer \(u(20)\). \(u(20) = 4 + 20 \times 3 = \boxed{64}\).
Étape 2 — \(u(1) = 5\) et \(r = -2\) : calculer \(u(10)\). De \(u(1)\) à \(u(10)\) il y a \(9\) pas : \(u(10) = 5 + 9 \times (-2) = \boxed{-13}\).
🔍 Vérification : pas à pas, \(5 \to 3 \to 1 \to -1\) : on enlève bien \(2\) à chaque fois, et \(u(4) = 5 + 3 \times (-2) = -1\) ✓.
- ❌ \(u(n) = u(0) \times n \times r\). ✅ C'est une addition : \(u(0) + n \times r\).
- ❌ Avec un premier terme \(u(1)\), écrire \(u(n) = u(1) + nr\). ✅ C'est \(u(1) + (n - 1)r\) : on compte les pas.
\(u(0) = 7\) et \(r = 4\). Calcule \(u(50)\) sans calculatrice.
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\(u(50) = 7 + 50 \times 4 = 7 + 200 = 207\).
\(u(n) = u(0) + nr\) (et \(u(1) + (n - 1)r\) si on part de \(u(1)\)).
3 Sens de variation et représentation graphique
Le signe de la raison dit si la grandeur augmente ou diminue, et le graphique d'une croissance linéaire a une forme très reconnaissable.
Une suite arithmétique de raison \(r\) est
- croissante si \(r > 0\) ;
- décroissante si \(r < 0\) ;
- constante si \(r = 0\).
L'idée en une phrase : la différence entre deux termes consécutifs est \(r\).
Voir la démonstration pas à pasMasquer la démonstration
Étape 1 — La différence. \(u(n + 1) - u(n) = r\), par définition.
Étape 2 — Conclure. Si \(r > 0\), chaque terme est plus grand que le précédent : la suite croît ✓. Si \(r < 0\), elle décroît ✓.
Les points de coordonnées \((n \,;\, u(n))\) sont alignés, sur la droite d'équation \(y = rx + u(0)\). Le coefficient directeur de cette droite est la raison \(r\).
Les points \((0 \,;\, 2)\), \((1 \,;\, 3{,}5)\), \((2 \,;\, 5)\) sont trois points d'une suite.
Étape 1 — Les différences. \(3{,}5 - 2 = 1{,}5\) et \(5 - 3{,}5 = 1{,}5\) : suite arithmétique de raison \(1{,}5\).
Étape 2 — Le terme de rang \(n\). \(u(n) = 2 + 1{,}5n\) ; les points sont sur la droite \(y = 1{,}5x + 2\).
🔍 Vérification : \(u(4) = 2 + 6 = 8\), comme sur la figure ✓.
- ❌ Relier les points par une droite et lire \(u(2{,}5)\). ✅ Une suite n'est définie que pour des entiers ; la droite sert seulement à voir l'alignement.
- ❌ « \(r = -0{,}4\) est petit, donc la suite est presque constante, donc croissante. » ✅ Seul le signe compte : \(r < 0\), la suite décroît.
Donne le sens de variation des suites de raison \(2{,}5\), \(-0{,}4\) et \(0\).
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Croissante, décroissante, constante.
\(r > 0\) croissante, \(r < 0\) décroissante ; les points \((n \,;\, u(n))\) sont alignés, de coefficient directeur \(r\).
4 Fonctions affines : le modèle continu
Une suite arithmétique décrit une grandeur qui change par étapes. Quand la grandeur varie en continu (le temps, une distance, une température), on utilise une fonction affine.
Une fonction affine s'écrit \(f(x) = ax + b\). Sa courbe est une droite de coefficient directeur \(a\) et d'ordonnée à l'origine \(b\). Elle est croissante si \(a > 0\), décroissante si \(a < 0\).
Pour une fonction affine, le taux d'accroissement entre deux valeurs \(x_1 \ne x_2\) vaut toujours \(a\) : \[\frac{f(x_2) - f(x_1)}{x_2 - x_1} = a.\] En mots : quand \(x\) augmente de \(1\), \(f(x)\) augmente de \(a\), où que l'on soit. C'est la version continue de « on ajoute toujours \(r\) ».
- La droite bleue représente \(f(x) = 0{,}5x + 1\).
- Le point rouge montre l'ordonnée à l'origine : \(f(0) = 1\), donc \(b = 1\).
- Le petit escalier vert montre le taux d'accroissement : on avance de \(2\), on monte de \(1\), donc \(a = \dfrac{1}{2} = 0{,}5\).
- La droite orange \(g(x) = -x + 3\) a un coefficient directeur négatif : la fonction est décroissante, comme une suite arithmétique de raison négative.
Aux États-Unis, la température se mesure en degrés Fahrenheit (°F). La conversion est \(f(x) = 1{,}8x + 32\), où \(x\) est la température en °C.
Étape 1 — Quelques valeurs. \(f(0) = 32\) (l'eau gèle à \(32\) °F) ; \(f(100) = 212\) (elle bout à \(212\) °F) ; \(f(37) = 98{,}6\) °F (température du corps).
Étape 2 — Le taux d'accroissement. Entre \(0\) et \(100\) °C : \(\dfrac{212 - 32}{100 - 0} = 1{,}8\). Un degré Celsius de plus, ce sont \(1{,}8\) degrés Fahrenheit de plus.
🔍 Vérification : c'est bien le coefficient directeur \(a = 1{,}8\) ✓.
En économie, l'offre augmente avec le prix et la demande diminue. Si on les modélise par deux fonctions affines, le prix d'équilibre est celui pour lequel offre et demande sont égales : on résout une équation du premier degré.
- ❌ Confondre \(a\) et \(b\) : « le coefficient directeur est \(32\) ». ✅ Dans \(1{,}8x + 32\), le nombre devant \(x\) est le coefficient directeur.
- ❌ Utiliser une fonction affine pour une grandeur qui augmente d'un pourcentage fixe. ✅ Un pourcentage fixe donne une croissance exponentielle (chapitres 6 et 7).
Quelle est en °F une température de \(25\) °C ?
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\(f(25) = 1{,}8 \times 25 + 32 = 45 + 32 = 77\) °F.
Fonction affine \(f(x) = ax + b\) ; son taux d'accroissement est toujours \(a\). Suite arithmétique (étapes) et fonction affine (continu) décrivent la même croissance linéaire.
5 Problèmes de seuil
À partir de quand la grandeur dépasse-t-elle une valeur ? Pour une croissance linéaire, on peut répondre par le calcul, avec une inéquation du premier degré.
- écrire \(u(n) = u(0) + nr\) ;
- écrire l'inéquation demandée (par exemple \(u(n) \geqslant S\)) et la résoudre ;
- comme \(n\) est un entier, prendre le premier entier qui convient ;
- vérifier avec la valeur d'avant et celle d'après.
Un compte contient \(800\) € et reçoit \(45\) € par mois. Au bout de combien de mois atteint-il \(1\,500\) € ?
Étape 1 — Modéliser. \(u(n) = 800 + 45n\).
Étape 2 — L'inéquation. \(800 + 45n \geqslant 1\,500 \iff 45n \geqslant 700 \iff n \geqslant \dfrac{700}{45} \approx 15{,}6\).
Étape 3 — L'entier. \(n\) est un entier : le premier qui convient est \(\boxed{n = 16}\), soit au bout de \(16\) mois.
🔍 Vérification : \(u(15) = 800 + 675 = 1\,475 < 1\,500\) et \(u(16) = 800 + 720 = 1\,520 \geqslant 1\,500\) ✓.
- ❌ Répondre \(n = 15{,}6\). ✅ \(n\) compte des mois entiers : on prend l'entier suivant, \(16\).
- ❌ Arrondir à l'entier le plus proche (\(16\) ici, mais \(15\) pour \(15{,}2\)). ✅ On prend toujours le premier entier qui vérifie l'inéquation.
\(u(n) = 120 + 15n\). À partir de quel rang \(u(n) > 400\) ?
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\(120 + 15n > 400 \iff 15n > 280 \iff n > \dfrac{280}{15} \approx 18{,}7\). Donc à partir de \(n = 19\) (vérification : \(u(18) = 390\) et \(u(19) = 405\)).
Seuil d'une croissance linéaire → inéquation du premier degré, puis premier entier qui convient, avec vérification.
Quand on multiplie au lieu d'ajouter, la croissance est exponentielle ; elle finit toujours par dépasser une croissance linéaire.
Quiz du cours
Tu as lu le cours ? Vérifie en 7 questions que tu as retenu l’essentiel. Chaque réponse est corrigée tout de suite, sans chronomètre.
Lesquelles de ces valeurs sont les premiers termes d'une suite arithmétique ?
Les différences valent toutes \(-3\) : on enlève \(3\) à chaque fois.
Revoir dans le cours : 1. Reconnaître une croissance linéaire
\(u\) est arithmétique, avec \(u(0) = 7\) et une raison égale à \(4\). Combien vaut \(u(50)\) ?
Réponse attendue : \(207\)
\(u(50) = u(0) + 50 \times 4 = 7 + 200 = 207\).
\(u\) est arithmétique, avec \(u(1) = 5\) et une raison égale à \(3\). Quelle est l'expression de \(u(n)\) ?
De \(u(1)\) à \(u(n)\) il y a \(n - 1\) pas : \(u(n) = 5 + 3(n - 1) = 3n + 2\).
Vrai ou faux : les points \((n \,;\, u(n))\) d'une suite arithmétique sont alignés.
Ils sont sur la droite d'équation \(y = rx + u(0)\), de coefficient directeur la raison \(r\).
Revoir dans le cours : 3. Sens de variation et représentation graphique
Quel est le sens de variation d'une suite arithmétique de raison \(-0{,}4\) ?
Seul le signe de la raison compte : \(r < 0\), la suite décroît.
Revoir dans le cours : 3. Sens de variation et représentation graphique
Quelle est en °F une température de \(25\) °C, sachant que \(f(x) = 1{,}8x + 32\) ?
Réponse attendue : \(77\)
\(f(25) = 1{,}8 \times 25 + 32 = 45 + 32 = 77\).
Revoir dans le cours : 4. Fonctions affines : le modèle continu
Un compte contient \(800\) € et reçoit \(45\) € par mois. Au bout de combien de mois atteint-il \(1\,500\) € pour la première fois ?
Réponse attendue : \(16\) mois
\(800 + 45n \geqslant 1\,500 \iff n \geqslant \dfrac{700}{45} \approx 15{,}6\), donc \(16\) mois.
À revoir dans le cours :
Fiche mémo
L’essentiel du chapitre, à relire avant un contrôle.
L'essentiel
| Notion | À savoir |
|---|---|
| Suite arithmétique | \(u(n + 1) = u(n) + r\) : on ajoute toujours \(r\) |
| Reconnaître | différences \(u(n + 1) - u(n)\) toutes égales à \(r\) |
| Terme de rang \(n\) | \(u(n) = u(0) + nr\) ; \(u(n) = u(1) + (n - 1)r\) |
| Variations | \(r > 0\) croissante ; \(r < 0\) décroissante ; \(r = 0\) constante |
| Graphique | points \((n \,;\, u(n))\) alignés, coefficient directeur \(r\) |
| Fonction affine | \(f(x) = ax + b\) ; taux d'accroissement toujours égal à \(a\) |
| Seuil | inéquation du premier degré, puis premier entier qui convient |
Pièges à éviter
- Différences constantes (arithmétique), pas quotients (géométrique).
- \(u(n) = u(0) + nr\) : une addition, pas une multiplication.
- Partir de \(u(1)\) : \(n - 1\) pas.
- Seuil : l'entier suivant, avec vérification.
- Un pourcentage fixe n'est pas une croissance linéaire.
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Niveau 1Facile (Exercices 1 à 11)
\(u\) est arithmétique, de premier terme \(u(0) = 7\) et de raison \(4\). Calcule \(u(1)\), \(u(2)\), \(u(3)\) et \(u(4)\).
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on ajoute la raison à chaque étape.
\[u(1) = 11, \quad u(2) = 15, \quad u(3) = 19, \quad u(4) = 23\]
🔍 Vérification : \(u(4) = 7 + 4 \times 4 = 23\) ✓
Dans chaque cas, dis si les valeurs peuvent être les premiers termes d'une suite arithmétique ; si oui, donne la raison.
a) \(5\) ; \(8\) ; \(11\) ; \(14\)
b) \(2\) ; \(4\) ; \(8\) ; \(16\)
c) \(20\) ; \(17\) ; \(14\) ; \(11\)
d) \(1\) ; \(4\) ; \(9\) ; \(16\)
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calculer les différences successives.
| Cas | Différences | Conclusion |
|---|---|---|
| a) | \(3\) ; \(3\) ; \(3\) | arithmétique, \(r = 3\) |
| b) | \(2\) ; \(4\) ; \(8\) | non (c'est géométrique, on multiplie par \(2\)) |
| c) | \(-3\) ; \(-3\) ; \(-3\) | arithmétique, \(r = -3\) |
| d) | \(3\) ; \(5\) ; \(7\) | non |
🔍 Vérification : a) \(5 + 3 = 8\), \(8 + 3 = 11\), \(11 + 3 = 14\) ✓
On place \(2\,000\) € à intérêts simples de \(3\,\%\) par an : chaque année, on reçoit \(3\,\%\) de la somme de départ. On note \(C(n)\) le capital au bout de \(n\) années.
a) Quelle somme reçoit-on chaque année ?
b) Justifie que \(C\) est arithmétique et calcule \(C(5)\).
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avec des intérêts simples, on reçoit chaque année la même somme.
a) \(2\,000 \times 0{,}03 = \boxed{60 \text{ €}}\) par an.
b) On ajoute \(60\) € chaque année : \(C\) est arithmétique de raison \(60\), et \(C(n) = 2\,000 + 60n\). Donc \(C(5) = 2\,000 + 300 = \boxed{2\,300 \text{ €}}\).
🔍 Vérification : en \(5\) ans, \(5 \times 60 = 300\) € d'intérêts ✓
Avec des intérêts composés, on multiplierait par \(1{,}03\) : ce serait une suite géométrique (chapitre 6).
\(u(0) = 12\) et \(r = -2\). Calcule \(u(10)\).
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\(u(n) = u(0) + nr\).
\(u(10) = 12 + 10 \times (-2) = 12 - 20 = \boxed{-8}\).
🔍 Vérification : la suite décroît de \(2\) à chaque pas : \(12 \to 10 \to \ldots\) ; après \(6\) pas on atteint \(0\), après \(10\) pas \(-8\) ✓
\(u(1) = 5\) et \(r = 3\).
a) Exprime \(u(n)\) en fonction de \(n\).
b) Calcule \(u(20)\).
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depuis \(u(1)\), il y a \(n - 1\) pas.
a) \(u(n) = 5 + 3(n - 1) = \boxed{3n + 2}\).
b) \(u(20) = 3 \times 20 + 2 = \boxed{62}\).
🔍 Vérification : \(u(1) = 3 + 2 = 5\) ✓
Donne le sens de variation de la suite arithmétique de raison :
a) \(2{,}5\)
b) \(-0{,}4\)
c) \(0\)
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seul le signe de la raison compte.
a) croissante (\(r > 0\))
b) décroissante (\(r < 0\))
c) constante (\(r = 0\))
🔍 Vérification : b) \(10 \to 9{,}6 \to 9{,}2\) : ça diminue ✓
On construit des motifs avec des carrés : le motif \(1\) a \(5\) carrés, et chaque motif a \(3\) carrés de plus que le précédent. On note \(T(n)\) le nombre de carrés du motif \(n\).
a) Calcule \(T(2)\) et \(T(3)\).
b) Exprime \(T(n)\) en fonction de \(n\) et calcule \(T(10)\).
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\(3\) carrés de plus à chaque motif : suite arithmétique de raison \(3\), qui commence à \(T(1) = 5\).
a) \(T(2) = 8\) et \(T(3) = 11\).
b) \(T(n) = 5 + 3(n - 1) = \boxed{3n + 2}\), donc \(T(10) = \boxed{32}\).
🔍 Vérification : \(T(3) = 3 \times 3 + 2 = 11\) ✓
On utilise \(f(x) = 1{,}8x + 32\) pour convertir des °C en °F. Calcule \(f(0)\), \(f(100)\) et \(f(37)\).
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on remplace \(x\) dans \(f(x) = 1{,}8x + 32\).
\(f(0) = \boxed{32}\) ; \(f(100) = 180 + 32 = \boxed{212}\) ; \(f(37) = 66{,}6 + 32 = \boxed{98{,}6}\).
🔍 Vérification : l'eau gèle à \(32\) °F et bout à \(212\) °F ✓
Une fonction affine \(f\) vérifie \(f(2) = 7\) et \(f(5) = 16\). Calcule son coefficient directeur.
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coefficient directeur \(=\) taux d'accroissement.
\(a = \dfrac{16 - 7}{5 - 2} = \dfrac{9}{3} = \boxed{3}\).
🔍 Vérification : de \(2\) à \(5\), \(x\) augmente de \(3\) et \(f(x)\) de \(9 = 3 \times 3\) ✓
\(u(n) = 150 + 12n\). À partir de quel rang a-t-on \(u(n) \geqslant 300\) ?
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inéquation, puis premier entier.
\(150 + 12n \geqslant 300 \iff 12n \geqslant 150 \iff n \geqslant 12{,}5\). Premier entier : \(\boxed{n = 13}\).
🔍 Vérification : \(u(12) = 294 < 300\) et \(u(13) = 306 \geqslant 300\) ✓
\(u(0) = 3\) et \(r = 5\). Calcule \(u(100)\).
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\(u(n) = u(0) + nr\).
\(u(100) = 3 + 100 \times 5 = 3 + 500 = \boxed{503}\).
🔍 Vérification : \(100\) pas de \(5\) font \(500\) ✓
Niveau 2Intermédiaire (Exercices 12 à 24)
\(u\) est arithmétique, avec \(u(4) = 19\) et \(u(9) = 44\).
a) Calcule la raison \(r\).
b) Calcule \(u(0)\), puis \(u(20)\).
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de \(u(4)\) à \(u(9)\), il y a \(5\) pas de \(r\).
a) \(u(9) = u(4) + 5r\), donc \(44 = 19 + 5r\), \(5r = 25\) et \(\boxed{r = 5}\).
b) \(u(4) = u(0) + 4 \times 5\), donc \(u(0) = 19 - 20 = \boxed{-1}\). Puis \(u(20) = -1 + 20 \times 5 = \boxed{99}\).
🔍 Vérification : \(u(9) = -1 + 45 = 44\) ✓
Un taxi facture \(4\) € de prise en charge, puis \(1{,}50\) € par kilomètre. On note \(f(x)\) le prix d'une course de \(x\) km.
a) Exprime \(f(x)\). Quelle est la nature de \(f\) ?
b) Combien coûte une course de \(12\) km ?
c) Avec \(30\) €, combien de kilomètres entiers peut-on parcourir au maximum ?
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partie fixe \(+\) partie proportionnelle → fonction affine.
a) \(\boxed{f(x) = 1{,}5x + 4}\) : fonction affine (coefficient directeur \(1{,}5\), ordonnée à l'origine \(4\)).
b) \(f(12) = 18 + 4 = \boxed{22 \text{ €}}\).
c) \(1{,}5x + 4 \leqslant 30 \iff 1{,}5x \leqslant 26 \iff x \leqslant \dfrac{26}{1{,}5} \approx 17{,}3\). Au maximum \(\boxed{17 \text{ km}}\).
🔍 Vérification : \(f(17) = 29{,}50\) € \(\leqslant 30\) et \(f(18) = 31\) € \(> 30\) ✓
Ici on cherche le plus grand entier qui convient : on arrondit vers le bas.
Pour un produit vendu au prix \(p\) (en euros), la demande est \(D(p) = -20p + 800\) et l'offre est \(O(p) = 30p - 200\) (en unités).
a) Que deviennent la demande et l'offre quand le prix augmente ?
b) Détermine le prix d'équilibre et la quantité échangée à ce prix.
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le point d'équilibre est la solution de \(D(p) = O(p)\).
a) \(D\) a un coefficient directeur négatif (\(-20\)) : la demande diminue quand le prix augmente. \(O\) a un coefficient positif (\(30\)) : l'offre augmente.
b) \(-20p + 800 = 30p - 200 \iff 1\,000 = 50p \iff \boxed{p = 20 \text{ €}}\). Quantité : \(D(20) = -400 + 800 = \boxed{400 \text{ unités}}\).
🔍 Vérification : \(O(20) = 600 - 200 = 400\) ✓
a) Exprime la température \(x\) en °C en fonction de la température \(y\) en °F, sachant que \(y = 1{,}8x + 32\).
b) Quelle température en °C correspond à \(50\) °F ?
c) Pour quelle température les deux échelles affichent-elles le même nombre ?
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isoler \(x\), puis résoudre une équation.
a) \(y = 1{,}8x + 32 \iff 1{,}8x = y - 32 \iff \boxed{x = \dfrac{y - 32}{1{,}8}}\).
b) \(x = \dfrac{50 - 32}{1{,}8} = \dfrac{18}{1{,}8} = \boxed{10 \text{ °C}}\).
c) On cherche \(x = 1{,}8x + 32 \iff -0{,}8x = 32 \iff \boxed{x = -40}\) : \(-40\) °C \(= -40\) °F.
🔍 Vérification : \(1{,}8 \times (-40) + 32 = -72 + 32 = -40\) ✓
On modélise l'élévation du niveau moyen des océans par une montée de \(3{,}3\) mm par an depuis 2000 : \(L(t) = 3{,}3t\), où \(t\) est le nombre d'années depuis 2000 et \(L\) en mm.
a) Quelle élévation ce modèle prévoit-il en 2050 ?
b) En quelle année l'élévation dépassera-t-elle \(20\) cm selon ce modèle ?
c) Pourquoi ce modèle linéaire peut-il sous-estimer la réalité ?
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fonction linéaire \(L(t) = 3{,}3t\), puis inéquation.
a) 2050 correspond à \(t = 50\) : \(L(50) = \boxed{165 \text{ mm}}\), soit \(16{,}5\) cm.
b) \(20\) cm \(= 200\) mm. \(3{,}3t > 200 \iff t > \dfrac{200}{3{,}3} \approx 60{,}6\), donc \(t = 61\) : en \(\boxed{2061}\).
c) Les mesures montrent que la montée s'accélère (fonte des glaces, dilatation de l'eau qui se réchauffe) : un modèle à vitesse constante sous-estime alors l'élévation future.
🔍 Vérification : \(L(60) = 198\) mm \(< 200\) et \(L(61) = 201{,}3\) mm \(> 200\) ✓
Les points \((1 \,;\, 3)\), \((2 \,;\, 5)\) et \((3 \,;\, 7)\) représentent les premiers termes d'une suite.
a) Montre que ce sont les termes d'une suite arithmétique ; donne sa raison.
b) Calcule \(u(0)\) et exprime \(u(n)\).
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différences des ordonnées entre rangs consécutifs.
a) \(5 - 3 = 2\) et \(7 - 5 = 2\) : arithmétique de raison \(\boxed{r = 2}\).
b) \(u(0) = u(1) - r = 3 - 2 = \boxed{1}\), donc \(\boxed{u(n) = 1 + 2n}\).
🔍 Vérification : \(u(3) = 1 + 6 = 7\) ✓
Une famille dépense \(1\,200\) € pour l'énergie en 2026, et cette dépense augmente de \(80\) € par an. On note \(D(n)\) la dépense en \(2026 + n\).
a) Exprime \(D(n)\).
b) En quelle année la dépense dépassera-t-elle \(2\,000\) € ?
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suite arithmétique, puis inéquation stricte.
a) \(\boxed{D(n) = 1\,200 + 80n}\)
b) \(1\,200 + 80n > 2\,000 \iff 80n > 800 \iff n > 10\). Premier entier : \(n = 11\), soit en \(\boxed{2037}\).
🔍 Vérification : \(D(10) = 2\,000\) (égal, pas « plus de ») et \(D(11) = 2\,080 > 2\,000\) ✓
« dépasser » est une inégalité stricte : \(n = 10\) ne convient pas.
Un salaire de \(2\,000\) € peut augmenter de \(150\) € par an (formule A) ou de \(6\,\%\) par an (formule B).
a) Exprime les salaires \(a(n)\) et \(b(n)\) au bout de \(n\) années.
b) À partir de quelle année la formule B est-elle plus avantageuse ? Justifie avec les valeurs de part et d'autre.
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A arithmétique, B géométrique ; on compare année par année.
a) \(\boxed{a(n) = 2\,000 + 150n}\) et \(\boxed{b(n) = 2\,000 \times 1{,}06^n}\).
b)
| \(n\) | \(a(n)\) | \(b(n)\) |
|---|---|---|
| \(8\) | \(3\,200\) | \(\approx 3\,187{,}70\) |
| \(9\) | \(3\,350\) | \(\approx 3\,378{,}96\) |
\(b(8) < a(8)\) mais \(b(9) > a(9)\) : la formule B est plus avantageuse à partir de la \(\boxed{9^\text{e}}\) année.
🔍 Vérification : la croissance géométrique finit par dépasser la croissance linéaire ✓
On dessine des carrés de \(n\) cases sur \(n\) cases et on compte les cases du bord. Pour \(n = 2\), il y en a \(4\) ; pour \(n = 3\), \(8\) ; pour \(n = 4\), \(12\).
a) Montre que, pour \(n \geqslant 2\), le nombre de cases du bord est \(B(n) = 4n - 4\).
b) Calcule \(B(10)\).
c) Pour quelle taille le bord compte-t-il \(100\) cases ?
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compter les cases du bord, puis reconnaître une suite arithmétique.
a) Le bord a \(4\) côtés de \(n\) cases, mais les \(4\) coins sont comptés deux fois : \(4n - 4\). On vérifie : \(4 \times 2 - 4 = 4\), \(4 \times 3 - 4 = 8\), \(4 \times 4 - 4 = 12\) ✓. C'est une suite arithmétique de raison \(4\).
b) \(B(10) = 40 - 4 = \boxed{36}\).
c) \(4n - 4 = 100 \iff 4n = 104 \iff \boxed{n = 26}\) : un carré de \(26 \times 26\) cases.
🔍 Vérification : \(4 \times 26 - 4 = 100\) ✓
Un barème simplifié fonctionne ainsi : jusqu'à \(10\,000\) € de revenu, pas d'impôt ; la partie du revenu comprise entre \(10\,000\) € et \(25\,000\) € est imposée à \(10\,\%\) ; la partie au-dessus de \(25\,000\) € est imposée à \(30\,\%\).
a) Calcule l'impôt pour un revenu de \(20\,000\) €, puis de \(40\,000\) €.
b) Pour \(40\,000\) €, calcule le taux moyen (impôt / revenu) et donne le taux marginal (taux de la dernière tranche atteinte).
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on applique chaque taux seulement à la partie du revenu dans sa tranche.
a) Pour \(20\,000\) € : \(10\,\%\) de \((20\,000 - 10\,000) = \boxed{1\,000 \text{ €}}\). Pour \(40\,000\) € : tranche à \(10\,\%\) entière, \(10\,\%\) de \(15\,000 = 1\,500\) € ; puis \(30\,\%\) de \((40\,000 - 25\,000) = 4\,500\) €. Total : \(\boxed{6\,000 \text{ €}}\).
b) Taux moyen : \(\dfrac{6\,000}{40\,000} = \boxed{15\,\%}\). Taux marginal : \(\boxed{30\,\%}\).
🔍 Vérification : le taux moyen est plus petit que le taux marginal, car les premiers euros sont peu ou pas imposés ✓
Passer dans la tranche à \(30\,\%\) ne fait pas payer \(30\,\%\) sur tout le revenu.
Avec le barème de l'exercice 21, on note \(I(R)\) l'impôt pour un revenu \(R\).
a) Exprime \(I(R)\) pour \(10\,000 \leqslant R \leqslant 25\,000\), puis pour \(R \geqslant 25\,000\).
b) Quels sont les coefficients directeurs de chaque morceau ? Que représentent-ils ?
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écrire l'impôt comme une fonction affine sur chaque tranche.
a) Pour \(10\,000 \leqslant R \leqslant 25\,000\) : \(\boxed{I(R) = 0{,}1(R - 10\,000) = 0{,}1R - 1\,000}\). Pour \(R \geqslant 25\,000\) : \(\boxed{I(R) = 1\,500 + 0{,}3(R - 25\,000) = 0{,}3R - 6\,000}\).
b) Coefficients directeurs : \(0{,}1\), puis \(0{,}3\). Ce sont les taux marginaux : l'impôt supplémentaire pour \(1\) € de revenu en plus.
🔍 Vérification : en \(R = 25\,000\), les deux formules donnent \(1\,500\) € : la courbe ne fait pas de saut ✓
\(u(n) = 1\,000 - 35n\). À partir de quel rang \(u(n)\) devient-il négatif ?
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inéquation \(u(n) < 0\).
\(1\,000 - 35n < 0 \iff 35n > 1\,000 \iff n > \dfrac{1\,000}{35} \approx 28{,}6\). Premier entier : \(\boxed{n = 29}\).
🔍 Vérification : \(u(28) = 1\,000 - 980 = 20 > 0\) et \(u(29) = 1\,000 - 1\,015 = -15 < 0\) ✓
\(f\) est affine, avec \(f(2) = 5\) et \(f(6) = 17\).
a) Calcule son coefficient directeur et son ordonnée à l'origine.
b) Calcule \(f(10)\).
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taux d'accroissement, puis ordonnée à l'origine.
a) \(a = \dfrac{17 - 5}{6 - 2} = \dfrac{12}{4} = \boxed{3}\) ; \(5 = 3 \times 2 + b\) donne \(\boxed{b = -1}\).
b) \(f(10) = 30 - 1 = \boxed{29}\).
🔍 Vérification : \(f(6) = 18 - 1 = 17\) ✓
Niveau 3Difficile/Expert (Exercices 25 à 30)
Une croix de taille \(n\) est formée d'une case centrale et de quatre branches de \(n\) cases chacune.
a) Exprime le nombre de cases \(C(n)\).
b) Peut-on construire une croix de \(2\,026\) cases ? de \(2\,025\) cases ?
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compter les cases, puis résoudre en entiers.
a) \(\boxed{C(n) = 4n + 1}\) (la case centrale plus quatre branches de \(n\) cases).
b) \(4n + 1 = 2\,026 \iff n = \dfrac{2\,025}{4} = 506{,}25\) : pas un entier, donc impossible. \(4n + 1 = 2\,025 \iff n = \dfrac{2\,024}{4} = 506\) : possible, avec des branches de \(506\) cases.
🔍 Vérification : \(4 \times 506 + 1 = 2\,025\) ✓
Pour une location de \(n\) jours : loueur A, \(50\) € par jour ; loueur B, \(100\) € de forfait plus \(30\) € par jour ; loueur C, \(200\) € de forfait plus \(10\) € par jour.
a) Exprime le prix de chaque loueur en fonction de \(n\).
b) Calcule les trois prix pour \(3\), \(5\) et \(7\) jours.
c) Quel loueur choisir selon la durée ?
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trois fonctions affines de \(n\), que l'on compare.
a) \(A(n) = 50n\) ; \(B(n) = 30n + 100\) ; \(C(n) = 10n + 200\).
b)
| Jours | A | B | C |
|---|---|---|---|
| \(3\) | \(150\) € | \(190\) € | \(230\) € |
| \(5\) | \(250\) € | \(250\) € | \(250\) € |
| \(7\) | \(350\) € | \(310\) € | \(270\) € |
c) Les trois tarifs sont égaux pour \(5\) jours. Moins de \(5\) jours : A (pas de forfait) ; plus de \(5\) jours : C (le prix par jour le plus faible).
🔍 Vérification : \(50n = 10n + 200 \iff n = 5\) ✓
Avec le barème de l'exercice 21, pour quel revenu le taux moyen d'imposition est-il égal à \(20\,\%\) ?
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le taux moyen n'atteint \(20\,\%\) qu'au-delà de \(25\,000\) € ; on résout \(I(R) = 0{,}2R\).
Pour \(R \geqslant 25\,000\) : \(0{,}3R - 6\,000 = 0{,}2R \iff 0{,}1R = 6\,000 \iff \boxed{R = 60\,000 \text{ €}}\).
🔍 Vérification : \(I(60\,000) = 18\,000 - 6\,000 = 12\,000\) et \(\dfrac{12\,000}{60\,000} = 20\,\%\) ✓
\(u\) est arithmétique de premier terme \(u(0)\) et de raison \(r\). On pose \(f(x) = rx + u(0)\).
a) Montre que \(u(n) = f(n)\) pour tout entier naturel \(n\).
b) Déduis-en que les points \((n \,;\, u(n))\) sont alignés et donne le coefficient directeur de la droite.
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comparer les deux formules.
a) \(f(n) = rn + u(0) = u(0) + nr = u(n)\) ✓.
b) Les points \((n \,;\, u(n)) = (n \,;\, f(n))\) sont sur la courbe de \(f\), qui est une droite : ils sont alignés, sur une droite de coefficient directeur \(\boxed{r}\).
🔍 Vérification : c'est ce que montre la figure du cours, avec \(r = 1{,}5\) ✓
En physique, on utilise aussi le kelvin : une température de \(K\) kelvins correspond à \(K - 273{,}15\) °C.
a) Exprime la température en °F en fonction de \(K\), sous la forme \(aK + b\).
b) Quelle est en °F la température du « zéro absolu », \(0\) K ?
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composer les deux conversions.
a) En °C : \(x = K - 273{,}15\). En °F : \(y = 1{,}8(K - 273{,}15) + 32 = 1{,}8K - 491{,}67 + 32 = \boxed{1{,}8K - 459{,}67}\).
b) Pour \(K = 0\) : \(\boxed{-459{,}67 \text{ °F}}\).
🔍 Vérification : \(0\) K \(= -273{,}15\) °C, et \(1{,}8 \times (-273{,}15) + 32 = -459{,}67\) ✓
\(u(n) = 500 + 40n\) et \(v(n) = 1\,200 - 30n\).
a) Donne le sens de variation de chaque suite.
b) À partir de quel rang a-t-on \(u(n) \geqslant v(n)\) ?
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sens de variation par la raison, puis inéquation.
a) \(u\) : raison \(40 > 0\), croissante ; \(v\) : raison \(-30 < 0\), décroissante.
b) \(500 + 40n \geqslant 1\,200 - 30n \iff 70n \geqslant 700 \iff n \geqslant 10\). À partir du rang \(\boxed{n = 10}\).
🔍 Vérification : \(u(10) = 900 = v(10)\) ; ensuite \(u\) monte et \(v\) descend ✓
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