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Suites et équations différentielles

Posté par
curry57
14-12-23 à 18:23

Bonjour, j'ai quelques soucis avec ce DM.
Voici l'énoncé :
Une tasse de café est servie à une température initiale de 80 °C dans un milieu dont la température est de 10 °C.
Le but de et exercice est d'étudier le refroidissement du café en appliquant la loi de Newton suivant deux modèles. L'un, dans la partie A, utilise une suite ; l'autre, dans la partie B, utilise une fonction.

Voici la PARTIE A :
Dans cette partie, pour tout entier naturel n, on note Tn la température du café à l'instant n, avecTn exprimé en degrés Celsius et n en minutes.
On modélise la loi de Newton entre deux minutes consécutives quel onques n et n + 1 par l'égalité :
Tn+1 − Tn = −0, 2 (Tn − 10).
1. D'après le contexte, p eut-on conjecturer le sens de variation de la suite (Tn) ?
2. Montrer que pour tout entier naturel n : Tn+1 = 0, 8Tn + 2.
3. On pose, pour tout entier naturel n : un = 70 × 0, 8n + 10.
a) Montrer que pour tout entier naturel n : un+1 = 0, 8un + 2 et que u0 = 80. Que p eut-on en déduire pour les suites (un) et (Tn) ?
b) Déterminer la limite de la suite (Tn).
c) Interpréter cette valeur dans le contexte de l'exercice.

ET LA PARTIE B (qui ne m'a pas posé de problème)

Dans cette partie, pour tout réel t positif ou nul, on note f (t) la température du café à l'instant t, avec f (t) exprimé en degrés Celsius et t en minutes.
Dans ce modèle, plus précis que celui de la partie A, on suppose que f est une fonction dérivable sur l'intervalle [0 ; +∞[ et que, pour tout réel t de et intervalle, la loi de Newton se modélise par
l'égalité :
f ′(t) = −0, 2(f (t) − 10).
1. Écrire et résoudre l'équation différentielle modélisant cette situation. Trouver l'expression de f (t).
2. Étudier les variations de la fonction f sur l'intervalle [0; +∞[.
3. Une personne aime boire son café à 40 °C.
a) Trouver un encadrement d'amplitude 0,01 de l'unique nombre réel t0 appartenant à [0 ; +∞[tel que f (t0) = 40.
b) Donner la valeur de t0 arrondie à la seconde

Posté par
curry57
re : Suites et équations différentielles 14-12-23 à 18:28

Alors c'est surtout la partie A qui me pose des problèmes
1) J'utilise Tn+1 − Tn = −0, 2 (Tn − 10) en démontrant que −0, 2 (Tn − 10)<0 donc Tn+1 − Tn <0......donc décroissante

2)OK j'utilise  Tn+1 − Tn = −0, 2 (Tn − 10), je développe et trouve le bon résultat

3)j'arrive bien à démontrer que un+1 = 0, 8un + 2 et que u0 = 80 MAIS je ne trouve pas quoi dire sur  (un) et (Tn) ???    je dirai un = Tn??
du coup je bloque pour la suite

Merci pour votre aide

Posté par
hekla
re : Suites et équations différentielles 14-12-23 à 19:06

Bonsoir

juste de passage
le texte devrait être : u_n=70\times 0,8^n+10

n en exposant

On a bien la même valeur initiale 80 et la même relation de récurrence.

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Suites et équations différentielles 14-12-23 à 19:13

Bonsoir,
Moi aussi juste de passage.
Dans 1), "D'après le contexte, peut-on conjecturer" signifie qu'il faut s'inspirer du contexte pour supposer quelque chose.
Le contexte : "température initiale de 80 °C dans un milieu dont la température est de 10 °C".
La température va-t-elle augmenter ou diminuer ?

J'enfonce le clou avec cet extrait : "Le but de et exercice est d'étudier le refroidissement".

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Suites et équations différentielles 14-12-23 à 19:16

Une aide pour l'écriture des messages :
Pour les exposants et les indices, il y a les boutons \; «X2» \; et \; «X2» \; sous le rectangle zone de saisie.
Ne pas oublier d'utiliser le bouton "Aperçu" avant de poster.

Posté par
curry57
re : Suites et équations différentielles 15-12-23 à 20:55

Merci pour vos réponses
J'ai bien compris que le café va refroidir mais je ne trouve pas la réponse à la question 3/ Que peut on en déduire pour les suites un et Tn?

Posté par
curry57
re : Suites et équations différentielles 15-12-23 à 21:17

OUPS désolé, j'ai lu beaucoup trop vite les réponses....merci hekla...

Posté par
hekla
re : Suites et équations différentielles 16-12-23 à 09:24

C'était un moyen pour vous permettre d'avoir une autre écriture de T_n.

De rien



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