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Correction - exercices – algèbre – 12, Exercices de Méthodes mathématiques pour l'analyse numérique et l'optimisation

Correction des exercices d'algèbre – 12. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: les points d’affixes respectives, l’écriture complexe de s.

Typologie: Exercices

2013/2014

Téléchargé le 11/04/2014

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bg1
[Baccalauréat S Polynésie juin 2004 \
L’utilisation d’une calculatrice est autorisée.
Du papier millimétré est mis à la disposition des candidats.
EXER CIC E 1 4 points
Commun à tous les candidats
Le laboratoire de physique d’un lycée dispose d’un parc d’oscilloscopes identiques.
La durée de vie en années d’un oscilloscope est une variable aléatoire notée Xqui
suit la « loi de durée de vie sans vieillissement » (ou encore loi exponentielle de pa-
ramètre λavec λ>0.
Toutes les probabilités seront données à 103près.
1. Sachant que p(X>10) =0,286, montrer qu’une valeur approchée à 103près
de λest 0,125.
On prendra 0,125 pour valeur de λdans la suite de l’exercice.
2. Calculer la probabilité qu’un oscilloscope du modèle étudié ait une durée de
vie inférieure à 6 mois.
3. Sachant qu’un appareil a déjà fonctionné huit années, quelle est la probabi-
lité qu’il ait une durée de vie supérieure dix ans?
4. On considère que la durée de vie d’un oscilloscope est indépendante de celle
des autres appareils. Le responsable du laboratoire décide de commander 15
oscilloscopes. Quelle est la probabilité qu’au moins un oscilloscope ait une
durée de vie supérieure à 10 ans?
5. Combien l’établissement devrait-il acheter d’oscilloscopes pour que la pro-
babilité qu’au moins l’un d’entre eux fonctionne plus de 10 ans soit supé-
rieure à 0,999?
Rappel :
Loi exponentielle de paramètre λsur [0 ; +∞[, dite aussi loi de durée de vie
sans vieillissement :
pour 0 6a6b,p([a;b]) =Zb
a
λeλtdtet
pour c>0, p([c;+∞[) =1Zc
0λeλtdt.
EXER CIC E 2 5 points
Candidat n’ayant pas suivi l’enseignement de spécialité
Le plan complexe est muni d’un repère orthonormal direct ³O,
u,
v´. On prendra
pour unité graphique 1 cm.
1. On désigne par A, B etI les points d’affixes respectives :
zA=3+2i, zB=3 et zI=12i.
a. Faire une figure que l’on complétera au cours de l’exercice.
b. Écrire sous forme algébrique le nombre complexe Z=zIzA
zIzB.
Que peut-on en déduire sur la nature du triangle IAB ?
c. Calculer l’affixe zCdu point Cimage de I par l’homothétie de centre A et
de rapport 2.
d. Soit Dle barycentre du système {(A, 1) ; (B, 1) ; (C, 1)}; calculer l’affixe
zDdu point D.
e. Montrer que ABCD est un carré.
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pf4
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[ Baccalauréat S Polynésie juin 2004 \

L’utilisation d’une calculatrice est autorisée. Du papier millimétré est mis à la disposition des candidats.

EXERCICE 1 4 points Commun à tous les candidats

Le laboratoire de physique d’un lycée dispose d’un parc d’oscilloscopes identiques. La durée de vie en années d’un oscilloscope est une variable aléatoire notée X qui suit la « loi de durée de vie sans vieillissement » (ou encore loi exponentielle de pa- ramètre λ avec λ > 0. Toutes les probabilités seront données à 10−^3 près.

1. Sachant que p ( X > 10) = 0,286, montrer qu’une valeur approchée à 10−^3 près de λ est 0,125. On prendra 0,125 pour valeur de λ dans la suite de l’exercice. 2. Calculer la probabilité qu’un oscilloscope du modèle étudié ait une durée de vie inférieure à 6 mois. 3. Sachant qu’un appareil a déjà fonctionné huit années, quelle est la probabi- lité qu’il ait une durée de vie supérieure dix ans? 4. On considère que la durée de vie d’un oscilloscope est indépendante de celle des autres appareils. Le responsable du laboratoire décide de commander 15 oscilloscopes. Quelle est la probabilité qu’au moins un oscilloscope ait une durée de vie supérieure à 10 ans? 5. Combien l’établissement devrait-il acheter d’oscilloscopes pour que la pro- babilité qu’au moins l’un d’entre eux fonctionne plus de 10 ans soit supé- rieure à 0,999? Rappel : Loi exponentielle de paramètre λ sur [0 ; +∞[ , dite aussi loi de durée de vie sans vieillissement :

pour 0 6 a 6 b , p ([ a ; b ]) =

b

a

λ e− λt^ d t et

pour c > 0, p ([ c ; +∞[) = 1 −

c

0

λ e− λt^ d t.

EXERCICE 2 5 points Candidat n’ayant pas suivi l’enseignement de spécialité

Le plan complexe est muni d’un repère orthonormal direct

O,

u ,

v

. On prendra pour unité graphique 1 cm. 1. On désigne par A, B et I les points d’affixes respectives :

z A = 3 + 2i, z B = − 3 et z I = 1 − 2i.

a. Faire une figure que l’on complétera au cours de l’exercice. b. Écrire sous forme algébrique le nombre complexe Z =

z I − z A z I − z B

Que peut-on en déduire sur la nature du triangle IAB? c. Calculer l’affixe zC du point C image de I par l’homothétie de centre A et de rapport 2. d. Soit D le barycentre du système {(A, 1) ; (B, −1) ; ( C , 1)} ; calculer l’affixe zD du point D. e. Montrer que AB C D est un carré.

2. Déterminer et construire l’ensemble Γ 1 des points M du plan tels que : ∥ ∥∥− M −→A − − M −→B + − MC −−→

∥∥− M −→A + − MC −−→

3. On considère l’ensemble Γ 2 des points M du plan tels que ∥ ∥∥− M −→A − − M −→B + − MC −−→

∥∥ = 4 p5.

a. Montrer que B appartient à Γ 2. b. Déterminer et construire l’ensemble Γ 2.

EXERCICE 2 5 points Candidats ayant suivi l’enseignement de spécialité

Le plan P est rapporté a un repère orthonormal

O,

u ,

v

. On prendra pour unité graphique 3 cm. On considère les points A, B, C et D d’affixes respectives a, b, c et d telles que

a = 3 b = 1 +

i c = 3i et d = −

i.

1. Représenter les points A, B, C et D. 2. Déterminer l’angle θ et le rapport k de la similitude directe s transformant A en B et C en D. 3. Donner l’écriture complexe de s. En déduire l’affixe du centre I de s. 4. Soit M le point de coordonnées ( x ; y ) et M ′( x ′^ ; y ′) son image par s.

Montrer que :

x ′^ = −

y + 1

y ′^ =

x

5. On construit une suite ( Mn ) de points du plan en posant   

M 0 = A

et, pour tout entier naturel n Mn + 1 = s ( Mn )

Pour tout entier naturel, on note zn l’affixe du point Mn et on pose rn = | zn − 1 |. a. Montrer que ( rn ) est une suite géométrique dont on précisera le premier terme et la raison.

b. Déterminer le plus petit entier naturel k tel que I Mk 6 10 −^3.

EXERCICE 3 6 points Commun à tous les candidats

1. Pour tout réel k positif ou nul, on considère la fonction fk définie sur R par :

fk ( x ) = x +

1 − k e x 1 + k e x^

a. Justifier que, pour tout réel k positif ou nul, la fonction fk est solution de l’équation différentielle :

(E) : 2 y ′^ = ( yx )^2 + 1.

b. En déduire le sens de variations de fk sur R.

e. Établir l’encadrement :

2 3( n + 2)

6 In 6

30( n + 1)

f. Donner une valeur de p telle que Ip 6 10 −^2.

Document à rendre avec la copie

Annexe

A

D′

D

O

C

C ′

ı