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Géométrie algorithmique – exercices – 13, Exercices de Géométrie Algorithmique

Géométrie algorithmique – exercices – 13 Les principaux thèmes abordés sont les suivants: Déterminer et construire l’ensemble F des points M, Préciser la nature de D.

Typologie: Exercices

2013/2014

Téléchargé le 10/04/2014

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Durée : 4 heures
[Baccalauréat C Pondichéry avril 1988 \
EXER CIC E 1 5 points
1. Soit Ple polynôme de la variable complexe zdéfini par
P(z)=z3(3+4i)z23(1 4i)z+9.
a. Calculer P(3).
b. Montrer que P(z) peut se mettre sous la forme (z3)Q(z) Qest un
polynôme que l’on déterminera.
c. On pose z=Z+2i et Q(z)=Q1(Z).
Déterminer le polynôme Q1puis résoudre dans Cl’équation Q1(Z)=0.
d. En déduire les solutions dans Cde l’équation P(z)=0.
2. On note z1,z2,z3ces solutions de façon que :
Im(z1)<Im (z2)<Im(z3);
on désigne par B, C, D leurs images respectives dans le plan complexe. On
considère en outre le point A d’affixe z0=2i.
a. Placer les points A, B, C et D sur une figure.
b. Soit Sla similitude directe plane qui transforme A en C et B en D. Donner,
sous forme complexe, l’expression de cette similitude. Préciser le centre
I, le rapport et l’angle de S.
c. Déterminer les images par Sdes points C et D.
3. Soit H=SSSSla composée de quatre similitudes identiques à S.
Préciser la nature de Het ses éléments caractéristiques.
EXER CIC E 2 6 points
Soit (P) une parabole de foyer F et de directrice (D).
1. On choisit un repère orthonormé (Ox, Oy) tel que F ait pour coordonnées
(2 ; 0) et (D ) pour équation x= 2.
(Pour faire la figure on choisira une unité mesurant deux centimètres.)
Écrire une équation cartésienne de la parabole (P).
2. Soit mun réel donné et T le point de la parabole (P) d’ordonnée met d’abs-
cisse x.
a. Exprimer xen fonction de m.
b. Donner une équation de la tangente à (P) en T en fonction de m.
c. Montrer que, si T et Tsont des points distincts de (P) d’ordonnées res-
pectives met m, les tangentes à (P) en T et Tsont sécantes ; soit I leur
point d’intersection ; déterminer les coordonnées de I en fonction de m
et m.
3. mdécrivant R,
a. Quel est l’ensemble des points I tels que les tangentes à (P), (IT) et (IT)
soient orthogonales ?
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Durée : 4 heures

[ Baccalauréat C Pondichéry avril 1988 \

EXERCICE 1 5 points

1. Soit P le polynôme de la variable complexe z défini par

P ( z ) = z^3 − (3 + 4i) z^2 − 3(1 − 4i) z + 9.

a. Calculer P (3). b. Montrer que P ( z ) peut se mettre sous la forme ( z − 3) Q ( z ) où Q est un polynôme que l’on déterminera. c. On pose z = Z + 2i et Q ( z ) = Q 1 ( Z ). Déterminer le polynôme Q 1 puis résoudre dans C l’équation Q 1 ( Z ) = 0. d. En déduire les solutions dans C de l’équation P ( z ) = 0.

2. On note z 1 , z 2 , z 3 ces solutions de façon que :

Im( z 1 ) < Im( z 2 ) < Im( z 3 ) ;

on désigne par B, C, D leurs images respectives dans le plan complexe. On considère en outre le point A d’affixe z 0 = 2 − i. a. Placer les points A, B, C et D sur une figure. b. Soit S la similitude directe plane qui transforme A en C et B en D. Donner, sous forme complexe, l’expression de cette similitude. Préciser le centre I, le rapport et l’angle de S. c. Déterminer les images par S des points C et D.

3. Soit H = SSSS la composée de quatre similitudes identiques à S. Préciser la nature de H et ses éléments caractéristiques.

EXERCICE 2 6 points

Soit (P) une parabole de foyer F et de directrice (D).

1. On choisit un repère orthonormé (O x , O y ) tel que F ait pour coordonnées (2 ; 0) et (D) pour équation x = −2. (Pour faire la figure on choisira une unité mesurant deux centimètres.) Écrire une équation cartésienne de la parabole (P). 2. Soit m un réel donné et T le point de la parabole (P) d’ordonnée m et d’abs- cisse x. a. Exprimer x en fonction de m. b. Donner une équation de la tangente à (P) en T en fonction de m. c. Montrer que, si T et T′^ sont des points distincts de (P) d’ordonnées res- pectives m et m ′, les tangentes à (P) en T et T′^ sont sécantes ; soit I leur point d’intersection ; déterminer les coordonnées de I en fonction de m et m ′. 3. m décrivant R, a. Quel est l’ensemble des points I tels que les tangentes à (P), (IT) et (IT′) soient orthogonales?

Baccalauréat C A. P. M. E. P.

b. Montrer que si (IT) et (IT′) sont orthogonales, F appartient à la droite (TT′), (IF) est orthogonale à (TT′) et que, K et K′^ étant les projections orthogonales de T et T′^ sur la droite (D), IK = IK′^ = IF. En déduire que K et F sont symétriques par rapport à la droite (IT).

PROBLÈME 9 points

1. On se propose de résoudre l’équation différentielle :

y ′^ + y = x + 1 (E),

y étant une fonction réelle de la variable réelle x et y ′^ sa dérivée. a. On pose z = yx ; écrire l’équation différentielle (F) satisfaite par z. b. Résoudre (F), puis (E). c. Trouver la solution de (E) qui prend la valeur 1 pour x = 0.

2. Soit f la fonction définie sur R par

f ( x ) = x + e− x^.

a. Étudier les variations de f b. En vue de construire la courbe (C ) représentative de la fonction f dans un repère orthonormé dont l’unité mesure 2 centimètres :

  • Montrer que (C ) possède une asymptote ( x tendant vers +∞) en donner une équation et préciser la position de (C ) par rapport à cette asymptote.
  • Construire les points de (C ) d’abscisses −1 et 0 et les tangentes à (C ) en ces points. c. Tracer la courbe (C ). 3. On désigne par A ( λ ) l’aire en cm^2 de la partie du plan limitée par (C ) et par les droites d’équations : y = x , x = 0 et x = λλ est un paramètre réel positif. a. Calculer A ( λ ). b. L’aire A ( λ ) tend-elle vers une limite quand λ tend vers l’infini? Si oui, laquelle? 4. On revient à l’équation différentielle (E) de la première question et on appelle la solution de (E) telle que (0) = α et (C α ) la courbe représentative de α est un paramètre réel donné. a. Étudier les variations de et donner l’allure de (C α ) dans les trois cas :

α < 0, α = 0, α > 0.

b. Montrer que, pour tout α , la tangente à (C α ) au point d’abscisse −1 passe par l’origine des axes. c. Plus généralement, montrer que toutes les tangentes aux courbes (C α ) en un point d’abscisse x 0 donnée se coupent sur (C α

Pondichéry 2 avril 1988