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Géométrie algorithmique – exercices – 12. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: l'homothétie, la courbe représentative.
Typologie: Exercices
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Dans un plan P, on considère trois points A, B, C non alignés. On note I, J, K les milieux respectifs de [BC, [CA], [AB], et G l’isobarycentre de (A, B, C). Pour tout point M du plan, on note P, Q et R les symétriques de M par rapport à I, J et K. On se propose de prouver que les segments [AP], [BQ] et [CR] ont le même milieu, noté O, et que les points M, G et O sont alignés.
1. Placer les points et les segments précédents sur une figure. 2. Montrer qu’il existe une homothétie h 1 et une seule transformant A, B, C en I, J, K respectivement et déterminer cette homothétie. 3. Déterminer l’homothétie h 2 transformant (I, J, K) en (P, Q, R). 4. Préciser la nature de f = h 2 ◦ h 1. Conclure.
Dans le plan orienté, on considère deux points distincts A et B. Sur la figure, on prendra 6 cm comme longueur du segment [AB].
1. Étudier et construire l’ensemble E des points M du plan MA tels que
2. Étudier et construire l’ensemble E ( ′^ des points M du plan tels que −−→ MA ,
π 3
(modulo 2 π ).
3. Soit C l’image de B par la rotation de centre A et dont l’angle admet pour me- sure
2 π 3
et D le point tel que
On désigne par s la similitude directe transformant A en B et C en D. a. Déterminer le rapport et l’angle de s. b. On note I le centre de la similitude s. Exprimer IB en fonction de IA et donner une mesure de l’angle
En déduire la position du point I et le placer sur la figure. c. Démontrer que I appartient au cercle circonscrit au triangle ACD. (On ne demande pas de tracer ce cercle.)
Le problème a pour objectif d’étudier le comportement des primitives successives de la fonction logarithme. Le plan est rapporté à un repère orthonormé (unité gra- phique : 1 cm).
A. Étude d’un exemple
1. Soit f 0 la fonction définie sur ]0 ; +∞[ par f 0 ( x ) = ln x. a. Rappeler brièvement l’allure de la courbe représentative de cette fonc- tion. b. En effectuant une intégration par parties, calculer ∫ x
1
ln t d t.
Le baccalauréat de 1988 A. P. M. E. P.
c. Soit f 1 la fonction définie sur ]0 ; +∞[ par
f 1 ( x ) = x (ln x − 1). Montrer que f 1 est l’unique primitive de f 0 admettant 0 pour limite en 0.
2. Soit f 2 la fonction définie sur ]0 ; +∞[ par
f 2 ( x ) =
x^2 2
ln x −
a. Calculer la dérivée de f 2 b. Déterminer les limites de f 2 en 0 et en +∞. c. On prolonge f 2 par continuité en 0 ; montrer que la fonction g ainsi ob- tenue est dérivable en 0. d. Dresser le tableau de variations de g. e. Préciser la tangente T à la courbe représentative C de g au point A d’abs- cisse 1. Étudier la position relative de C et de T. À cet effet, on précisera le signe de la fonction h définie sur ]0 ; +∞[ par
h ( x ) = g ( x ) + x −
en étudiant sa dérivée h ′^ et sa dérivée seconde h ′′. f. Construire la courbe C , la tangente T ainsi que les tangentes aux points où C rencontre (O x ).
B. Étude du cas général
Soit ( an ) et ( bn ) deux suites de nombres réels, et, pour tout entier naturel n , la fonc- tion ϕn définie sur ]0 ; +∞[ par
ϕn ( x ) = xn^ [ an ln x − bn ].
1. On suppose que ϕ 0 ( x ) = ln x (c’est-à-dire que a 0 = 1 et b 0 = 0) et que, pour
a. Expliciter les relations de récurrence reliant an + 1 et bn + 1 à an et bn. b. Calculer an. c. On pose αn = n! bn ; calculer αn + 1 − αn , en déduire αn.
ϕn ( x ) =
xn n!
ln x −
n
a. Contrôler que ϕn satisfait aux conditions de la question 1. b. Expliquer pourquoi ϕ 1 = f 1 et ϕ 2 = f 2.
p + 1
∫ p + 1
p
t
p
En déduire que
n
d. Montrer enfin que, sur ]0 ; +∞[, ϕn s’annule en un point xn et un seul,
Polynésie 2 juin 1988