Exercitations - sciences mathématique - Nouvelle Calédonie, Exercices de Mathématiques
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Eusebe_S22 May 2014

Exercitations - sciences mathématique - Nouvelle Calédonie, Exercices de Mathématiques

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Exercitations de sciences mathématique - Nouvelle Calédonie. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: exercices, l’écriture complexe, e sens de variation de la suite.
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Les suites de Michel Mendès-France

Classe de T S mars 2005

Nouvelle Calédonie

1. Exercice 1 (4 points)

L’exercice comporte 4 questions. Pour chaque question, on propose 3 affirmations. Pour chacune d’elles, le candidat doit indiquer si elle est vraie ou fausse en cochant la case correspondante. Aucune justification n’est demandée.

Les réponses à cet exercice sont à inscrire sur la feuille jointe en annexe. Toute réponse ambiguë sera considérée comme une absence de réponse. Chaque réponse exacte rapporte 0,25 point. Une bonification de 0,25 point est ajoutée chaque fois qu’une question est traitée correctement en entier (c’est-à-dire lorsque les réponses aux 3 affirmations sont exactes). 2 réponses inexactes dans une même question entraînent le retrait de 0,25 point.

L’abstention n’est pas prise en compte, c’est-à-dire ne rapporte ni ne retire aucun point. Si le total des points de l’exercice est négatif, la note est ramenée à zéro.

Dans l’exercice, le plan complexe est rapporté au repère orthonormal ( ; , )O u v .

Q1 Pour tout n entier naturel non nul,

pour tout réel  ,   n

ie est égal à :

ine  Faux  Vrai

   cos sinn ni  Faux  Vrai

cos( ) sin( )n i n  Faux  Vrai

Q2 La partie imaginaire du nombre z est

égale à :

2

z z Faux  Vrai

2

z z

i

 Faux  Vrai

2

z z Faux  Vrai

Q3

Soit z un nombre complexe tel que z x iy  (x et y réels). Si z est un

imaginaire pur, alors 2

z est égal à :

2y Faux  Vrai

2y Faux  Vrai

2z Faux  Vrai

Q4

A, B et C sont des points d’affixes respectives a, b et c telles que

3 b a

i c a

 

 , alors :

2BC AC Faux  Vrai

 , 2 , 2

AB AC k k

   Faux  Vrai

2.CA CB CA Faux  Vrai

2. Exercice 2 (5 points)

Une compagnie de transport désire optimiser les contrôles afin de limiter l’impact des fraudes et les pertes occasionnées par cette pratique.

Cette compagnie effectue une étude basée sur deux trajets par jour pendant les vingt jours ouvrables d’un mois soit au total quarante trajets. On admet que les contrôles sont indépendants les uns des autres et que la probabilité pour tout voyageur d’être contrôlé est égale à p.

Le prix de chaque trajet est de dix euros, en cas de fraude l’amende est de cent euros. Claude fraude systématiquement lors des quarante trajets soumis à cette étude.

Soit Xi la variable aléatoire qui prend la valeur 1 si Claude est contrôlé au i-ème trajet et la valeur 0 sinon. Soit X la variable aléatoire définie par X = X1 + X2 + X3 +···+X40.

1. Déterminer la loi de probabilité de X.

2. Dans cette partie on suppose que 1

20 p  .

a. Calculer l’espérance mathématique de X.

b. Calculer les probabilités P(X = 0), P(X = 1) et P(X = 2).

c. Calculer à 104 près la probabilité pour que Claude soit contrôlé au plus deux fois.

3. Soit Zi la variable aléatoire qui prend pour valeur le gain algébrique réalisé par le fraudeur.

Justifier l’égalité Z = 400 100X puis calculer l’espérance mathématique de Z pour 1

5 p  .

4. On désire maintenant déterminer p afin que la probabilité que Claude subisse au moins trois contrôles soit supérieure à 99%.

a. Démontrer que    38 2( 2) 1 741 38 1P X p p p     .

b. Soit f la fonction définie sur [0 ; 1] par :    38 2( ) 1 741 38 1f x x x x    .

Montrer que f est strictement décroissante sur [0 ; 1] et qu’il existe un unique réel x0 appartenant à

l’intervalle [0 ; 1] tel que f (x0) = 0,01. Déterminer l’entier naturel n tel que 0 1

100 100

n n x

   .

c. En déduire la valeur minimale qu’il faut attribuer à p afin que la probabilité que Claude subisse au moins trois contrôles soit supérieure ou égale à 99%. (On exprimera p en fonction de x0).

3. Exercice 3 (6 points)

Le plan est rapporté à un repère orthonormal ( ; , )O i j .

Soit f la fonction définie sur ]1 ;  [ par :

2( ) 2,2 2,2ln( 1)f x x x x    .

1. Faire apparaître sur l’écran de la calculatrice graphique la courbe représentative de cette fonction dans

la fenêtre 2 4x   , 5 5y   .

Reproduire sur la copie l’allure de la courbe obtenue grâce à la calculatrice.

2. D’après cette représentation graphique, que pourrait-on conjecturer :

a. Sur les variations de la fonction f ?

b. Sur le nombre de solutions de l’équation f (x) = 0 ?

3. On se propose maintenant d’étudier la fonction f.

a. Étudier le sens de variation de la fonction f.

b. Étudier les limites de la fonction f en 1 et en  , puis dresser le tableau de variations de f.

c. Déduire de cette étude, en précisant le raisonnement, le nombre de solutions de l’équation f (x) = 0.

d. Les résultats aux questions 3. a. et 3. c. confirment-ils les conjectures émises à la question 2.?

4. On veut représenter, sur l’écran d’une calculatrice, la courbe représentative de la fonction f sur l’intervalle [0,1 ; 0,2], de façon à visualiser les résultats de la question 3.

a. Quelles valeurs extrêmes de l’ordonnée y proposez-vous pourmettre en évidence les résultats de la question 3. c. dans la fenêtre de votre calculatrice ?

b. À l’aide de la calculatrice determiner une valeur approchée par défaut à 102 près de la plus grande solution  de l’équation f (x) = 0.

5. Soit F la fonction définie sur ]1 ;  [ par 3 2 1

( ) 1,1 2,2 2,2( 1)ln( 1) 3

F x x x x x x      .

a. Démontrer que F est une primitive de f sur ]1 ; +∞[.

b. Interpréter graphiquement l’intégrale 0

( )f x dx

c. Calculer 0

( )f x dx

et exprimer le résultat sous la forme 3 2b c  (b et c réels).

4. Exercice 4 (5 points)

Pour les candidats n’ayant pas suivi l’enseignement de spécialité.

PARTIE A

Étant donnés deux points distincts A0 et B0 d’une droite, on définit les points : A1 milieu du segment [A0B0] et B1 barycentre de {(A0, 1) ; (B0, 2)}.

Puis, pour tout entier naturel n, An+1 milieu du segment [AnBn] et Bn+1 barycentre de {(An, 1) ; (Bn, 2)}.

1. Placer les points A1 , B1, A2 et B2 pour A0B0= 12 cm.

Quelle conjecture peut-on faire sur les points An et Bn quand n devient très grand ?

2. On munit la droite (A0B0) du repère  0 ;A i avec 0 0 1

12 i A B .

Soit un et vn les abscisses respectives des points An et Bn. Justifier que pour tout entier naturel n strictement positif, on a

1 2

n n n

u v u

  et 1

2

3

n n n

u v v

  .

PARTIE B

On considère les suites (un) et (vn) définies par u0 = 0 ; v0 = 12 ; 1 2

n n n

u v u

  et 1

2

3

n n n

u v v

  .

1. Démontrer que la suite (wn) définie par wn = vn − un est une suite géométrique convergente et que tous ses termes sont positifs.

2. Montrer que la suite (un) est croissante puis que la suite (vn) est décroissante.

3. Déduire des deux questions précédentes que les suites (un) et (vn) sont convergentes et ont la même limite.

4. On considère la suite (tn) définie par tn = 2un + 3vn. Montrer qu’elle est constante.

PARTIE C

À partir des résultats obtenus dans les parties A et B, préciser la position limite des points An et Bn quand n tend vers  .

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