Géométrie analytique - travaux pratiques sur le sens de variation de la fonction g , Exercices de Géométrie analytique et calcul
Eusebe_S
Eusebe_S15 April 2014

Géométrie analytique - travaux pratiques sur le sens de variation de la fonction g , Exercices de Géométrie analytique et calcul

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Géométrie analytique - travaux pratiques sur le sens de variation de la fonction g. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: Étude de la fonction f, l’algorithme, la probabilité de l’évènement.
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Nlle Caledonie S 14 nov 2013.dvi

A .P

.M .E

.P .

Durée : 4 heures

[ Baccalauréat S Nouvelle-Calédonie \ 14 novembre 2013

EXERCICE 1 5 points Commun à tous les candidats

Soit f la fonction dérivable, définie sur l’intervalle ]0 ; +∞[ par

f (x)= ex + 1

x .

1. Étude d’une fonction auxiliaire

a. Soit la fonction g dérivable, définie sur [0 ; +∞[ par

g (x)= x2ex −1.

Étudier le sens de variation de la fonction g .

b. Démontrer qu’il existe un unique réel a appartenant à [0 ; +∞[ tel que g (a)= 0.

Démontrer que a appartient à l’intervalle [0,703 ; 0,704[.

c. Déterminer le signe de g (x) sur [0 ; +∞[.

2. Étude de la fonction f

a. Déterminer les limites de la fonction f en 0 et en +∞.

b. On note f ′ la fonction dérivée de f sur l’intervalle ]0 ; +∞[.

Démontrer que pour tout réel strictement positif x, f ′(x)= g (x)

x2 .

c. En déduire le sens de variation de la fonction f et dresser son tableau de variation sur l’intervalle ]0 ; +∞[.

d. Démontrer que la fonction f admet pour minimum le nombre réel

m = 1

a2 +

1

a .

e. Justifier que 3,43< m < 3,45.

EXERCICE 2 5 points Commun à tous les candidats

Soient deux suites (un ) et (vn) définies par u0 = 2 et v0 = 10 et pour tout entier natu- rel n,

un+1 = 2un + vn

3 et vn+1 =

un +3vn 4

.

PARTIE A

On considère l’algorithme suivant :

Baccalauréat S A. P. M. E. P.

Variables : N est un entier U ,V ,W sont des réels K est un entier

Début : Affecter 0 à K Affecter 2 àU Affecter 10 à V Saisir N Tant que K < N

Affecter K +1 à K AffecterU à W

Affecter 2U +V

3 àU

Affecter W +3V

4 à V

Fin tant que AfficherU Afficher V

Fin

On exécute cet algorithme en saisissant N = 2. Recopier et compléter le tableau donné ci-dessous donnant l’état des variables au cours de l’exécution de l’algo- rithme.

K W U V

0 1 2

PARTIE B

1. a. Montrer que pour tout entier naturel n, vn+1−un+1 = 5

12 (vn un ).

b. Pour tout entier naturel n on pose wn = vn un .

Montrer que pour tout entier naturel n, wn = 8

(

5

12

)n

.

2. a. Démontrer que la suite (un ) est croissante et que la suite (vn) est décrois- sante.

b. Déduire des résultats des questions 1. b. et 2. a. que pour tout entier na- turel n on a un 6 10 et vn > 2.

c. En déduire que tes suites (un ) et (vn) sont convergentes.

3. Montrer que les suites (un ) et (vn) ont la même limite.

4. Montrer que la suite (tn) définie par tn = 3un +4vn est constante.

En déduire que la limite commune des suites (un ) et (vn) est 46

7 .

EXERCICE 3 5 points Commun à tous les candidats

Tous les résultats numériques devront être donnés sous forme décimale et arrondis au

dix-millième

Uneusine fabriquedes billes sphériques dont le diamètre est exprimé enmillimètres. Une bille est dite hors norme lorsque son diamètre est inférieur à 9mmou supérieur à 11 mm.

Partie A

Nouvelle-Calédonie 2 14 novembre 2013

Baccalauréat S A. P. M. E. P.

1. On appelle X la variable aléatoire qui à chaque bille choisie au hasard dans la production associe son diamètre exprimé en mm.

On admet que la variable aléatoire X suit la loi normale d’espérance 10 et d’écart-type 0,4.

Montrer qu’une valeur approchée à 0,0001 près de la probabilité qu’une bille soit hors norme est 0,0124. On pourra utiliser la table de valeurs donnée en annexe.

2. Onmet en place un contrôle de production tel que 98%des billes hors norme sont écartés et 99% des billes correctes sont conservées.

On choisit une bille au hasard dans la production. On note N l’évènement : « la bille choisie est aux normes », A l’évènement : « la bille choisie est accep- tée à l’issue du contrôle ».

a. Construire un arbre pondéré qui réunit les données de l’énoncé.

b. Calculer la probabilité de l’évènement A.

c. Quelle est la probabilité pour qu’une bille acceptée soit hors norme ?

Partie B

Ce contrôle de production se révélant trop coûteux pour l’entreprise, il est aban- donné : dorénavant, toutes les billes produites sont donc conservées, et elles sont conditionnées par sacs de 100 billes. On considère que la probabilité qu’une bille soit hors norme est de 0,0124. On admettra que prendre au hasard un sac de 100 billes revient à effectuer un tirage avec remise de 100 billes dans l’ensemble des billes fabriquées. On appelle Y la variable aléatoire qui à tout sac de 100 billes associe le nombre de billes hors norme de ce sac.

1. Quelle est la loi suivie par la variable aléatoire Y ?

2. Quels sont l’espérance et l’écart-type de la variable aléatoire Y ?

3. Quelle est la probabilité pour qu’un sac de 100 billes contienne exactement deux billes hors norme ?

4. Quelle est la probabilité pour qu’un sac de 100 billes contienne au plus une bille hors norme ?

EXERCICE 4 5 points Pour les candidats n’ayant pas suivi l’enseignement de spécialité

Le plan est rapporté à un repère orthonormal direct (

O, −→ u ,

−→ v

)

.

On note C l’ensemble des nombres complexes.

Pour chacune des propositions suivantes, dire si elle est vraie ou fausse en justifiant la réponse.

1. Proposition : Pour tout entier naturel n : (1+ i)4n = (−4)n .

2. Soit (E) l’équation (z −4) (

z2−4z +8 )

= 0 où z désigne un nombre complexe.

Proposition : Les points dont les affixes sont les solutions, dansC, de (E) sont les sommets d’un triangle d’aire 8.

3. Proposition : Pour tout nombre réel α, 1+e2= 2eiα cos(α).

4. Soit A le point d’affixe zA = 1

2 (1+ i) et Mn le point d’affixe (zA)n n désigne

un entier naturel supérieur ou égal à 2.

Proposition : sin−1 est divisible par 4, alors les pointsO, A et Mn sont alignés.

Nouvelle-Calédonie 3 14 novembre 2013

Baccalauréat S A. P. M. E. P.

5. Soit j le nombre complexe de module 1 et d’argument 2π

3 .

Proposition : 1+ j+ j2 = 0.

EXERCICE 4 5 points Pour les candidats ayant suivi l’enseignement de spécialité

On note E l’ensemble des vingt-sept nombres entiers compris entre 0 et 26. On note A l’ensemble dont les éléments sont les vingt-six lettres de l’alphabet et un séparateur entre deux mots, noté «⋆ » considéré comme un caractère. Pour coder les éléments de A, on procède de la façon suivante :

• Premièrement : On associe à chacune des lettres de l’alphabet, rangées par ordre alphabétique, unnombre entier naturel compris entre 0 et 25, rangés par ordre crois- sant. On a donc a → 0, b → 1, . . . z → 25. On associe au séparateur «⋆ »le nombre 26.

a b c d e f g h i j k l m n

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

o p q r s t u v w x y z

14 15 13 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26

On dit que a a pour rang 0,b a pour rang 1, ... , z a pour rang 25 et le séparateur «⋆ » a pour rang 26. • Deuxièmement : à chaque élément x de E , l’application g associe le reste de la division euclidienne de 4x +3 par 27. On remarquera que pour tout x de E , g (x) appartient à E . • Troisièmement : Le caractère initial est alors remplacé par le caractère de rang g (x). Exemple : s → 18, g (18) = 21 et 21→ v . Donc la lettre s est remplacée lors du codage par la lettre v .

1. Trouver tous les entiers x de E tels que g (x)= x c’est-à-dire invariants par g .

En déduire les caractères invariants dans ce codage.

2. Démontrer que, pour tout entier naturel x appartenant à E et tout entier na- turel y appartenant à E , si y ≡ 4x +3 modulo 27 alors x ≡ 7y +6 modulo 27.

En déduire que deux caractères distincts sont codés par deux caractères dis- tincts.

3. Proposer une méthode de décodage.

4. Décoder le mot « v f v ».

Nouvelle-Calédonie 4 14 novembre 2013

Baccalauréat S A. P. M. E. P.

Annexe Exercice 3

A B 1 d P (X < d) 2 0 3,06E-138 3 1 2,08E-112 4 2 2,75E-89 5 3 7,16E-69 6 4 3,67E-51 7 5 3,73E-36 8 6 7,62E-24 9 7 3,19E-14 10 8 2,87E-07 11 9 0,00620967 12 10 0,5 13 11 0,99379034 14 12 0,99999971 15 13 1 16 14 1 17 15 1 18 16 1 19 17 1 20 18 1 21 19 1 22 20 1 23 21 1 24 22 1 25

Copie d’écran d’une feuille de calcul

Nouvelle-Calédonie 5 14 novembre 2013

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