Version prof → Mathématiques · Lycée général · 1re · Première

Séquence 1 · Suites arithmétiques et géométriques : modéliser des évolutions

Comment modéliser une évolution qui se fait par étapes, et prévoir quand un seuil sera atteint ?

Repères pour le professeur

Voie · niveauLycée général · Première
DisciplineMathématiques
Programme officielProgramme de spécialité de mathématiques de 1re générale publié au BO du 2 avril 2026, en vigueur à la rentrée 2026. Épreuve anticipée de mathématiques en fin de 1re à partir de la session 2028 (note de service du 11 septembre 2026).
Place dans le programmeProgramme de spécialité de mathématiques de première générale (BO du 2 avril 2026, en vigueur à la rentrée 2026), partie « Algèbre », section « Suites numériques, modèles discrets »
Durée totale2 séances + 1 évaluation ≈ 3 h 05
ModalitéEnseignement à distance : classe virtuelle + travail autonome + rendu sur l'ENT

Objectifs et capacités

Objectifs

Capacités travaillées (BO)

Notions et définitions

suite, terme, rang, notation uₙrelation de récurrence, formule explicitesuite arithmétique, raison rsuite géométrique, raison qsens de variation, seuil, idée de limite

Repères historiques

Ressources de la séquence

Ancrage dans le programme, notions, repères, débats, bibliographie et différenciation, communs à toutes les séances.

Ancrage dans le programme officiel

Ce que dit le programme : « L'élève doit automatiser le fait qu'une évolution à taux fixe est modélisée par une suite géométrique et percevoir l'intérêt de considérer le rapport de deux termes consécutifs. » « L'étude des suites est l'occasion d'une sensibilisation à l'idée de limite. »

Capacité attendue : « Modéliser un phénomène discret à croissance linéaire par une suite arithmétique, un phénomène discret à croissance exponentielle par une suite géométrique. »

Histoire des mathématiques : « Oresme calcule des sommes de termes de suites géométriques au XIVe siècle. »

Épreuve anticipée de mathématiques (fin de 1re, note de service du 11 septembre 2026) : écrite, 2 heures, coefficient 2. « Elle entre en vigueur à compter de l'année scolaire 2026-2027, pour les épreuves présentées au titre la session 2028. » « La première partie est notée sur 6 points et la seconde partie est notée sur 14 points. » « L'usage de la calculatrice n'est pas autorisé pour l'ensemble de l'épreuve. » « La maîtrise de la langue est prise en compte à hauteur de deux points sur vingt » (note de service du 11 septembre 2026 (BO) ; épreuve anticipée de mathématiques (éduscol)).

Notions : définitions rigoureuses

Suite numérique
Fonction définie sur ℕ : à chaque rang n on associe un terme uₙ.
Récurrence
Définition d'un terme à partir du précédent : uₙ₊₁ = f(uₙ).
Suite arithmétique
uₙ₊₁ = uₙ + r ; terme général uₙ = u₀ + nr ; croissance linéaire.
Suite géométrique
uₙ₊₁ = q × uₙ ; terme général uₙ = u₀ × qⁿ ; croissance ou décroissance exponentielle.
Somme de termes
1 + 2 + … + n = n(n + 1)/2 ; pour q ≠ 1, 1 + q + … + qⁿ = (1 − qⁿ⁺¹)/(1 − q).
Seuil
Premier rang à partir duquel les termes dépassent (ou passent sous) une valeur donnée.

Repères

DateÉvénement
IIIe s. av. J.-C.Archimède encadre π à l'aide de polygones.
1202Fibonacci, Liber abaci : la suite des lapins.
XIVe s.Oresme calcule des sommes de suites géométriques.
XIXe s.Cauchy et Weierstrass définissent rigoureusement la limite.

Les historiens en débat

Les suites apparaissent bien avant d'être définies : approximations de nombres (Archimède, Héron) et problèmes de comptage (Fibonacci). Oresme étudie au XIVe siècle des sommes de termes de suites géométriques. La notion moderne de limite ne sera formalisée qu'au XIXe siècle ; en première, on en construit l'intuition par le calcul et l'algorithme de seuil. Synthèse du professeur.

Pour aller plus loin

Sources et bibliographie

Différenciation : un rythme de travail différent

Déroulé d'ensemble

SéanceTitreDuréeObjectif
Séance 1Suites arithmétiques : croissance linéaire65 minreconnaître une suite arithmétique, calculer un terme et une somme
Séance 2Suites géométriques : croissance exponentielle et seuils65 minmodéliser une évolution à taux fixe et déterminer un seuil
ÉvaluationÉvaluation de fin de séquence (/20)55 minVérifier les acquis : connaissances, capacités, rédaction

Chaque séance dure environ 55 minutes à distance : lancement en classe virtuelle ou par message sur l'ENT, recherche du problème (calculatrice, tableur, GeoGebra ou Python dans le navigateur), mise en commun, cours et trace écrite. Les élèves renvoient la fiche à trous et leur production par l'ENT ou en photo.

Séance 1 · Suites arithmétiques : croissance linéaire

65 min

Séance approfondie : cours développé, documents sourcés, activités exigeantes, corrigés et barème.

Problématique de la séance

Comment prévoir une épargne qui augmente toujours de la même somme ?

Déroulé minuté à distance

Le cours développé (récit du professeur) · Suites arithmétiques

Une suite associe à chaque entier n un nombre uₙ. On peut la définir par une formule explicite uₙ = f(n) ou par une relation de récurrence uₙ₊₁ = f(uₙ) et un premier terme. Une suite est arithmétique de raison r si l'on passe d'un terme au suivant en ajoutant r : uₙ₊₁ = uₙ + r. Alors uₙ = u₀ + nr : les points (n ; uₙ) sont alignés, c'est le lien avec les fonctions affines (croissance linéaire). Elle est croissante si r > 0, décroissante si r < 0. Somme : 1 + 2 + … + n = n(n + 1)/2 (on écrit la somme dans les deux sens et on additionne). Plus généralement, une somme de termes consécutifs vaut nombre de termes × (premier + dernier)/2.

Document 1 · L'épargne de Léa

Situation-problème.

Léa ouvre un livret avec 200 €. Chaque mois, elle y ajoute 50 €. On note uₙ la somme sur le livret après n mois (u₀ = 200). On néglige les intérêts.

Source : Situation construite pour la séance par le professeur (données fictives, choisies pour être réalistes).

Activité 1 · Chercher

12 min
Essentiel

Supports : Document 1

Consigne :

Calculez et justifiez.

  1. Calculez u₁, u₂, u₃.
    ✔ Corrigé :

    250, 300, 350.

  2. Quelle est la nature de la suite ? Son terme général ?
    ✔ Corrigé :

    Arithmétique de raison 50 ; uₙ = 200 + 50n.

  3. Somme sur le livret après un an ?
    ✔ Corrigé :

    u₁₂ = 200 + 600 = 800 €.

Critère de réussitePoints
Calculs et justification6
Total de l'activité6

Activité 2 · Démontrer

18 min
Essentiel

Supports : Cours

Consigne :

Suivez la démonstration et appliquez.

  1. Écrivez S = 1 + 2 + … + 100 dans les deux sens et additionnez : que vaut 2S ?
    ✔ Corrigé :

    Chaque colonne vaut 101, il y a 100 colonnes : 2S = 100 × 101, donc S = 5 050.

  2. Généralisez à 1 + 2 + … + n.
    ✔ Corrigé :

    2S = n(n + 1), donc S = n(n + 1)/2.

  3. Combien de places dans un amphithéâtre de 10 rangs, de 30 places au premier rang et 3 de plus à chaque rang ?
    ✔ Corrigé :

    Dernier rang : 30 + 9 × 3 = 57 ; somme = 10 × (30 + 57)/2 = 435.

Critère de réussitePoints
Démonstration et application7
Total de l'activité7

Activité 3 · Modéliser

15 min
Travail à rendre

Supports : Documents et cours

Consigne :

Léa hésite avec une autre offre : 500 € au départ et 25 € par mois. Comparez les deux offres (tableau de valeurs à la calculatrice ou au tableur, puis calcul) et rédigez une conclusion. Pour bien commencer : Pour n mois, l'offre 1 coûte… et l'offre 2… · Les deux offres coûtent le même prix quand… · Je conseille donc à Léa…

✔ Corrigé rédigé :

Offre 2 : wₙ = 500 + 25n ; égalité quand 200 + 50n = 500 + 25n, soit n = 12 ; avant 12 mois l'offre 2 donne plus, après l'offre 1 ; conclusion selon la durée ; rédaction claire.

Critère de réussitePoints
Modélisation et calcul5
Rédaction2
Total de l'activité7

Trace écrite (à faire recopier ou à déposer sur l'ENT)

Une suite arithmétique de raison r vérifie uₙ₊₁ = uₙ + r et uₙ = u₀ + n × r. Ses points sont alignés : la croissance est linéaire. 1 + 2 + … + n = n(n + 1)/2.

Barème récapitulatif des activités notées

ActivitéPoints
Activité 1 · Chercher6
Activité 2 · Démontrer7
Activité 3 · Modéliser7
Total20 / 20

Séance 2 · Suites géométriques : croissance exponentielle et seuils

65 min

Séance approfondie : cours développé, documents sourcés, activités exigeantes, corrigés et barème.

Problématique de la séance

Combien d'années faut-il pour doubler un capital placé à 3 % par an ?

Déroulé minuté à distance

Le cours développé (récit du professeur) · Suites géométriques

Une suite est géométrique de raison q si l'on passe d'un terme au suivant en multipliant par q : uₙ₊₁ = q × uₙ. Alors uₙ = u₀ × qⁿ. Une évolution à taux fixe t se modélise par une suite géométrique de raison q = 1 + t : +3 % par an donne q = 1,03 ; −10 % donne q = 0,9. Pour reconnaître une suite géométrique, on regarde le rapport de deux termes consécutifs. Si u₀ > 0, la suite est croissante pour q > 1 et décroissante pour 0 < q < 1. Somme : pour q ≠ 1, 1 + q + … + qⁿ = (1 − qⁿ⁺¹)/(1 − q). Un algorithme de seuil (boucle « tant que ») donne le premier rang où un terme dépasse une valeur : c'est une première approche de la limite.

Document 1 · Un placement à 3 %

Situation-problème et programme Python.

Un capital de 1 000 € est placé à intérêts composés au taux de 3 % par an. On note Cₙ le capital après n années (C₀ = 1 000). Programme fourni, en Python : def seuil() ; C = 1000 ; n = 0 ; tant que C < 2000 (while), on remplace C par C × 1,03 et n par n + 1 ; on renvoie n.

Source : Situation construite pour la séance par le professeur (données fictives, choisies pour être réalistes).

Activité 1 · Chercher

12 min
Essentiel

Supports : Document 1

Consigne :

Calculez (calculatrice autorisée pour l'entraînement).

  1. Calculez C₁ et C₂.
    ✔ Corrigé :

    1 030 € ; 1 060,90 €.

  2. Nature de la suite et terme général ?
    ✔ Corrigé :

    Géométrique de raison 1,03 ; Cₙ = 1 000 × 1,03ⁿ.

  3. Valeur après 10 ans ?
    ✔ Corrigé :

    1 000 × 1,03¹⁰ ≈ 1 343,92 €.

Critère de réussitePoints
Calculs et justification6
Total de l'activité6

Activité 2 · Programmer

18 min
Essentiel

Supports : Document 1

Consigne :

Écrivez le programme dans Basthon, exécutez-le et analysez-le.

  1. Que renvoie seuil() ?
    ✔ Corrigé :

    24 : le capital dépasse 2 000 € pour la première fois après 24 ans (1,03²³ ≈ 1,97 et 1,03²⁴ ≈ 2,03).

  2. Pourquoi une boucle « while » et non « for » ?
    ✔ Corrigé :

    On ne connaît pas à l'avance le nombre de tours : on répète tant que la condition est vraie.

  3. Modifiez le programme pour un taux de 6 %. Que constatez-vous ?
    ✔ Corrigé :

    On obtient 12 ans : doubler le taux divise à peu près par deux la durée de doublement.

Critère de réussitePoints
Algorithme et interprétation7
Total de l'activité7

Activité 3 · Démontrer

15 min
Travail à rendre

Supports : Cours

Consigne :

Démontrez que pour q ≠ 1, S = 1 + q + … + qⁿ vérifie S − qS = 1 − qⁿ⁺¹, puis calculez 1 + 2 + 4 + … + 2¹⁰. Pour bien commencer : Je calcule qS en multipliant chaque terme par q… · En soustrayant, presque tous les termes… · Pour q = 2 et n = 10, …

✔ Corrigé rédigé :

S − qS : les termes intermédiaires s'annulent, reste 1 − qⁿ⁺¹ ; donc S = (1 − qⁿ⁺¹)/(1 − q). Application : (1 − 2¹¹)/(1 − 2) = 2 047. Rédaction rigoureuse.

Critère de réussitePoints
Démonstration5
Application2
Total de l'activité7

Trace écrite (à faire recopier ou à déposer sur l'ENT)

Une suite géométrique de raison q vérifie uₙ₊₁ = q × uₙ et uₙ = u₀ × qⁿ. Une évolution à taux fixe se modélise par une suite géométrique. Pour trouver un seuil, on utilise une boucle tant que.

Barème récapitulatif des activités notées

ActivitéPoints
Activité 1 · Chercher6
Activité 2 · Programmer7
Activité 3 · Démontrer7
Total20 / 20

Fiche à trous · corrigé

Une suite arithmétique de raison r vérifie uₙ₊₁ = uₙ + r.

Une suite géométrique de raison q vérifie uₙ₊₁ = q × uₙ.

Une évolution à taux fixe est modélisée par une suite géométrique.

1 + 2 + … + n = n(n + 1)/2.

La version élève contient la même fiche avec une banque de mots (papier ou ENT).

Évaluation de fin de séquence (/20) · barème et corrigé

Évaluation sur 20 à faire en temps limité sur l'ENT ou sur papier, puis à renvoyer en photo ; le corrigé et le barème servent aussi à l'autoévaluation. En Bac Pro, elle est construite comme une situation de contrôle en cours de formation (problème contextualisé, compétences évaluées) ; en 1re générale, elle prépare à l'épreuve anticipée (automatismes sans calculatrice et exercices) ; en Terminale générale, aux exercices indépendants de l'épreuve de spécialité.

N°QuestionBarèmeCorrigé et critères
1Automatismes (sans calculatrice) : 1) calculez 2⁵ ; 2) écrivez le coefficient associé à une baisse de 10 % ; 3) si u₀ = 3 et uₙ₊₁ = uₙ + 4, calculez u₃.6 pts1) 32 ; 2) 0,9 ; 3) u₁ = 7, u₂ = 11, u₃ = 15. Deux points par réponse exacte.
2Une salle de spectacle compte 20 places au premier rang, et chaque rang a 2 places de plus que le précédent. On note uₙ le nombre de places du rang n (u₁ = 20). Exprimez uₙ en fonction de n, calculez u₁₅ et le nombre total de places des 15 premiers rangs.6 ptsSuite arithmétique de raison 2 : uₙ = 20 + 2(n − 1) ; u₁₅ = 48 ; somme = 15 × (20 + 48)/2 = 510 places. Justification de la nature de la suite, calculs, phrase de réponse.
3Une ville de 10 000 habitants perd 10 % de sa population chaque année. On note vₙ la population après n années (v₀ = 10 000). Justifiez que (vₙ) est géométrique, donnez vₙ en fonction de n, calculez v₁ et v₂, donnez le sens de variation. Écrivez un algorithme qui détermine au bout de combien d'années la population passe sous 5 000 habitants.8 ptsvₙ₊₁ = 0,9 vₙ : géométrique de raison 0,9 ; vₙ = 10 000 × 0,9ⁿ ; v₁ = 9 000 ; v₂ = 8 100 ; décroissante car 0 < q < 1 et v₀ > 0. Algorithme : n ← 0, v ← 10 000 ; tant que v ≥ 5 000 : v ← 0,9 × v, n ← n + 1 ; afficher n (on obtient 7). Rédaction et rigueur.
Total20 pts

Pistes pour un rythme de travail différent