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Chapitre 210 minIntermédiaire

Suite arithmétique : formule, raison et terme général

Par Josselyn C., prof de BTS SIO. Mis à jour le .

À la fin de ce chapitre, tu sauras

  • reconnaître une suite arithmétique et trouver sa raison ;
  • écrire son terme général à partir de u₀, de u₁ ou d'un terme quelconque ;
  • retrouver la suite à partir de deux de ses termes ;
  • déterminer à partir de quel rang une suite arithmétique dépasse une valeur.

4 exercices corrigés

Une suite arithmétique est une suite où l'on passe d'un terme au suivant en ajoutant toujours le même nombre, appelé la raison r : uₙ₊₁ = uₙ + r. Son terme général est uₙ = u₀ + n × r. Ce chapitre montre comment reconnaître une suite arithmétique, trouver sa raison et son premier terme, calculer n'importe quel terme et déterminer un rang ; c'est le modèle de toutes les croissances « d'une quantité fixe par période ».

Définition : on ajoute toujours le même nombre

Une suite (uₙ) est arithmétique s'il existe un nombre r tel que, pour tout entier naturel n :

text
uₙ₊₁ = uₙ + r

Le nombre r s'appelle la raison de la suite. Il peut être positif, négatif, entier ou décimal.

Exemple : un serveur de journaux contient déjà 180 Gio de journaux, et il en reçoit 12 Gio de plus chaque jour. Le volume au bout de n jours, en Gio, est la suite arithmétique de premier terme v₀ = 180 et de raison r = 12 : 180, 192, 204, 216…

Rang n01234
vₙ (Gio)180192204216228
Écart avec le terme précédent+ 12+ 12+ 12+ 12

Reconnaître une suite arithmétique

Trois situations se présentent à l'examen.

On te donne une relation de récurrence. Si elle a la forme uₙ₊₁ = uₙ + (un nombre fixe), la suite est arithmétique et ce nombre est sa raison. Par exemple wₙ₊₁ = wₙ − 0,5 : suite arithmétique de raison −0,5.

On te donne des termes ou un tableau. Calcule les écarts entre termes consécutifs. S'ils sont tous égaux, la suite semble arithmétique ; s'il y a deux écarts différents, elle ne l'est pas.

n0123ÉcartsConclusion
aₙ710,51417,53,5 ; 3,5 ; 3,5Arithmétique de raison 3,5, d'après ces termes
bₙ247112 ; 3 ; 4Pas arithmétique

On te donne une formule explicite. Calcule uₙ₊₁ − uₙ en fonction de n. Si le résultat est un nombre qui ne dépend pas de n, la suite est arithmétique et ce nombre est la raison.

Exemple : uₙ = 5n + 3.

text
uₙ₊₁ = 5(n + 1) + 3 = 5n + 8
uₙ₊₁ − uₙ = (5n + 8) − (5n + 3) = 5

La différence vaut 5 pour tout n : (uₙ) est arithmétique de raison 5 et de premier terme u₀ = 3. Plus généralement, toute suite de la forme uₙ = a × n + b (une expression affine en n) est arithmétique de raison a.

Contre-exemple : vₙ = n² + 1 donne vₙ₊₁ − vₙ = (n + 1)² + 1 − n² − 1 = 2n + 1, qui dépend de n. La suite n'est pas arithmétique.

Le terme général : uₙ = u₀ + n × r

Pour aller de u₀ à uₙ, on ajoute la raison n fois :

text
u₁ = u₀ + r
u₂ = u₁ + r = u₀ + 2r
u₃ = u₂ + r = u₀ + 3r
…
uₙ = u₀ + n × r

Pour le serveur de journaux : vₙ = 180 + 12n. Au bout de 30 jours, v₃₀ = 180 + 12 × 30 = 540 Gio, sans calculer les 29 termes intermédiaires.

Trouver la raison et le premier terme à partir de deux termes

Si tu connais deux termes uₚ et uₖ (avec p < k), il y a k − p raisons entre eux :

text
uₖ = uₚ + (k − p) × r     donc     r = (uₖ − uₚ) / (k − p)

Exemple : une suite arithmétique vérifie u₃ = 11 et u₇ = 27.

  1. Raison : r = (27 − 11) / (7 − 3) = 16 / 4 = 4.
  2. Premier terme : u₀ = u₃ − 3 × r = 11 − 12 = −1.
  3. Terme général : uₙ = −1 + 4n. Vérification : u₇ = −1 + 28 = 27.

Sens de variation et représentation graphique

Puisque uₙ₊₁ − uₙ = r pour tout n, le signe de la raison décide de tout :

RaisonSens de variationExemple
r > 0Strictement croissanteLe volume de journaux, r = 12
r < 0Strictement décroissanteLa valeur d'un matériel amorti en linéaire, r = −2 400
r = 0ConstanteUn abonnement dont le prix ne change pas

Les points (n ; uₙ) d'une suite arithmétique sont alignés : ils sont tous sur la droite d'équation y = u₀ + r × x, de pente r. On parle de croissance linéaire : la quantité augmente du même montant à chaque période. Le chapitre 3 compare cette croissance à celle des suites géométriques.

Déterminer un rang

Les questions « à partir de quand ? » reviennent dans presque tous les sujets. Pour une suite arithmétique, on résout une inéquation du premier degré.

Exemple : le disque du serveur de journaux sature à 900 Gio. Au bout de combien de jours est-il plein ?

text
180 + 12n ≥ 900
12n ≥ 720
n ≥ 60

Le disque est plein au bout de 60 jours : v₆₀ = 180 + 12 × 60 = 900. La veille, v₅₉ = 888 Gio.

Où l'on rencontre les suites arithmétiques

  • Un volume qui augmente d'une quantité fixe : journaux, sauvegardes incrémentales de taille stable, nombre de postes livrés chaque année.
  • Un coût qui augmente d'un montant fixe : contrat de maintenance indexé de 150 € par an.
  • La valeur d'un bien amorti de façon linéaire : elle baisse chaque année de la même annuité (chapitre 10).
  • Les intérêts simples, calculés toujours sur le capital de départ (chapitre 10).
  • Le nombre de tours d'une boucle simple quand la taille des données augmente d'un pas fixe (chapitre 9).

Exercices

Exercice 1 sur 4 Arithmétique ou pas ? Réussi À revoir

Pour chaque suite, dis si elle est arithmétique. Si oui, donne sa raison et son premier terme.

  1. aₙ = 7 − 2n
  2. bₙ = n(n + 1)
  3. c₀ = 4 et cₙ₊₁ = cₙ − 0,5
  4. dₙ = 3(n + 2)
Voir la réponseMasquer la réponse de l'exercice 1
  1. aₙ₊₁ − aₙ = 7 − 2(n + 1) − (7 − 2n) = −2 : arithmétique de raison −2, premier terme a₀ = 7.
  2. bₙ₊₁ − bₙ = (n + 1)(n + 2) − n(n + 1) = 2n + 2 dépend de n : pas arithmétique (b₀ = 0, b₁ = 2, b₂ = 6 : écarts 2 puis 4).
  3. La relation a la forme cₙ₊₁ = cₙ + r : arithmétique de raison −0,5, premier terme c₀ = 4.
  4. dₙ = 3n + 6 est affine en n : arithmétique de raison 3, premier terme d₀ = 6.

Tu avais trouvé ?

Exercice 2 sur 4 Retrouver la suite à partir de deux termes Réussi À revoir

(uₙ) est une suite arithmétique telle que u₄ = 18 et u₉ = 43.

  1. Calcule sa raison.
  2. Calcule u₀ et écris uₙ en fonction de n.
  3. Calcule u₂₀.
Voir la réponseMasquer la réponse de l'exercice 2
  1. r = (43 − 18) / (9 − 4) = 25 / 5 = 5.
  2. u₀ = u₄ − 4 × 5 = 18 − 20 = −2, donc uₙ = −2 + 5n. Vérification : u₉ = −2 + 45 = 43.
  3. u₂₀ = −2 + 5 × 20 = 98.

Tu avais trouvé ?

Exercice 3 sur 4 Les tickets du support Réussi À revoir

Une équipe de support a traité 1 450 tickets en 2026 et prévoit d'en traiter 120 de plus chaque année. On note tₙ le nombre de tickets traités l'année 2026 + n.

  1. Exprime tₙ en fonction de n.
  2. Combien de tickets l'équipe traitera-t-elle en 2030 ?
  3. À partir de quelle année traitera-t-elle plus de 2 000 tickets ?
Voir la réponseMasquer la réponse de l'exercice 3
  1. (tₙ) est arithmétique de premier terme t₀ = 1 450 et de raison 120 : tₙ = 1 450 + 120n.
  2. 2030 correspond à n = 4 : t₄ = 1 450 + 480 = 1 930 tickets.
  3. 1 450 + 120n > 2 000 ⟺ 120n > 550 ⟺ n > 4,58… Le plus petit entier qui convient est n = 5, soit l'année 2031 (t₅ = 2 050). Vérification : t₄ = 1 930 ne dépasse pas 2 000.

Tu avais trouvé ?

Exercice 4 sur 4 Programmer une suite arithmétique Réussi À revoir

Écris une fonction Python terme(u0, r, n) qui renvoie le terme de rang n d'une suite arithmétique de premier terme u0 et de raison r, puis utilise-la pour afficher le volume du serveur de journaux (u₀ = 180, r = 12) au bout de 45 jours.

Voir la réponseMasquer la réponse de l'exercice 4

Avec la formule explicite, pas besoin de boucle :

python
def terme(u0, r, n):
    return u0 + n * r

print(terme(180, 12, 45))   # 720

Le programme affiche 720 : au bout de 45 jours, le serveur contient 720 Gio de journaux.

Tu avais trouvé ?

Chapitre terminé !

Fais les 4 exercices avant de passer à la suite : c'est en t'entraînant que tout se fixe.

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