Accueil
Fond

Accueil › 2BAC PC SVT › Examen national 2013 — Session normale

Examen national 2013 — Session normale

2BAC PC SVT · Mathématiques

Chargement du PDF…

Versions interactives à solutions cachées — leurs boutons « Voir la solution » ne fonctionnent que dans Adobe Acrobat Reader (calques PDF non pris en charge par les navigateurs et le lecteur ci-dessus). Le lecteur affiche donc les versions classiques.

  • 📥 Version à corrections cachées (Adobe Acrobat Reader)Télécharger

Examen national du baccalauréat — Session normale 2013

Mathématiques — Filière : Sciences Expérimentales — Option PC & SVT Durée : 3 h — Coefficient : 7

Exercice 1 — Géométrie dans l’espace (3 points)

On considère dans le l’espace rapporté à un repère orthonormé direct (O,ı⃗,ȷ⃗,k⃗)\left(O,\vec{\imath},\vec{\jmath},\vec{k}\right), les points A(−1,1,0)A(-1, 1, 0), B(1,0,1)B(1, 0, 1) et Ω(1,1,−1)\Omega(1, 1, -1) et la sphère (S)(S) de centre Ω\Omega et de rayon 33.

1) a) (1 pt) Montrer que OA→∧OB→=ı⃗+ȷ⃗−k⃗\overrightarrow{OA}\wedge\overrightarrow{OB}=\vec{\imath}+\vec{\jmath}-\vec{k} et vérifier que x+y−z=0x+y-z=0 est une équation cartésienne du plan (OAB)(OAB)

Voir la solution

OA→(−1,1,0)\overrightarrow{OA}(-1,1,0) et OB→(1,0,1)\overrightarrow{OB}(1,0,1). On a : OA→∧OB→=∣1001∣ı⃗−∣−1011∣ȷ⃗+∣−1110∣k⃗=(1−0)ı⃗−(−1−0)ȷ⃗+(0−1)k⃗=ı⃗+ȷ⃗−k⃗.\overrightarrow{OA}\wedge\overrightarrow{OB}=\begin{vmatrix}1&0\\0&1\end{vmatrix}\vec{\imath}-\begin{vmatrix}-1&0\\1&1\end{vmatrix}\vec{\jmath}+\begin{vmatrix}-1&1\\1&0\end{vmatrix}\vec{k}=(1-0)\vec{\imath}-(-1-0)\vec{\jmath}+(0-1)\vec{k}=\vec{\imath}+\vec{\jmath}-\vec{k}. Ce produit vectoriel est un vecteur normal au plan (OAB)(OAB). Une équation de (OAB)(OAB) est donc de la forme x+y−z+d=0x+y-z+d=0. Comme O(0,0,0)∈(OAB)O(0,0,0)\in(OAB) : d=0d=0.

D’où (OAB):x+y−z=0(OAB):x+y-z=0.

b) (1 pt) Vérifier que d(Ω,(OAB))=3d(\Omega,(OAB))=\sqrt{3} puis montrer que le plan (OAB)(OAB) coupe la sphère (S)(S) suivant un cercle (Γ)(\Gamma) de rayon 6\sqrt{6}

Voir la solution

d(Ω,(OAB))=∣1+1−(−1)∣12+12+(−1)2=33=3.d(\Omega,(OAB))=\dfrac{|1+1-(-1)|}{\sqrt{1^{2}+1^{2}+(-1)^{2}}}=\dfrac{3}{\sqrt{3}}=\sqrt{3}. Comme d(Ω,(OAB))=3<3=Rd(\Omega,(OAB))=\sqrt{3}<3=R, le plan (OAB)(OAB) coupe (S)(S) suivant un cercle (Γ)(\Gamma) de rayon r=R2−d2=9−3=6.r=\sqrt{R^{2}-d^{2}}=\sqrt{9-3}=\sqrt{6}.

2) Soit (Δ)(\Delta) la droite passant par le point Ω\Omega et perpendiculaire au plan (OAB)(OAB)

a) (0,5 pt) Démontrer que {x=1+ty=1+tz=−1−t(t∈R)\begin{cases}x=1+t\\ y=1+t\\ z=-1-t\end{cases}\qquad(t\in\mathbb{R}) est une représentation paramétrique de la droite (Δ)(\Delta).

Voir la solution

(Δ)(\Delta) passe par Ω(1,1,−1)\Omega(1,1,-1) et est dirigée par le vecteur normal n⃗(1,1,−1)\vec{n}(1,1,-1) au plan (OAB)(OAB). Une représentation paramétrique de (Δ)(\Delta) est donc : {x=1+ty=1+tz=−1−t(t∈R).\begin{cases}x=1+t\\ y=1+t\\ z=-1-t\end{cases}\qquad(t\in\mathbb{R}).

b) (0,5 pt) Déterminer le triplet de coordonnées du centre du cercle (Γ)(\Gamma)

Voir la solution

Le centre HH du cercle (Γ)(\Gamma) est le projeté orthogonal de Ω\Omega sur (OAB)(OAB), c’est-à-dire l’intersection de (Δ)(\Delta) et de (OAB)(OAB) : (1+t)+(1+t)−(−1−t)=0  ⟺  3+3t=0  ⟺  t=−1.(1+t)+(1+t)-(-1-t)=0\iff 3+3t=0\iff t=-1. Donc H(0,0,0)H(0,0,0).

Exercice 2 — Nombres complexes (3 points)

On considère, dans le plan muni d’un repère orthonormé direct (O,u⃗,v⃗)(O, \vec{u}, \vec{v}), les points AA, BB et CC d’affixes respectives aa, bb et cc tel que : a=7+2ia=7+2i ; b=4+8ib=4+8i et c=−2+5ic=-2+5i

1) a) (0,75 pt) Vérifier que : (1+i)(−3+6i)=−9+3i(1+i)(-3+6i)=-9+3i et montrer que : c−ab−a=1+i\dfrac{c-a}{b-a}=1+i.

Voir la solution

(1+i)(−3+6i)=−3+6i−3i+6i2=−3+3i−6=−9+3i(1+i)(-3+6i)=-3+6i-3i+6i^{2}=-3+3i-6=-9+3i.

c−a=(−2+5i)−(7+2i)=−9+3ic-a=(-2+5i)-(7+2i)=-9+3i et b−a=(4+8i)−(7+2i)=−3+6ib-a=(4+8i)-(7+2i)=-3+6i.

Donc c−ab−a=−9+3i−3+6i=(1+i)(−3+6i)−3+6i=1+i\dfrac{c-a}{b-a}=\dfrac{-9+3i}{-3+6i}=\dfrac{(1+i)(-3+6i)}{-3+6i}=1+i.

b) (1 pt) En déduire que : AC=AB2AC=AB\sqrt{2} et donner une mesure de l’angle orienté (AB→;AC→)\left(\overrightarrow{AB};\overrightarrow{AC}\right)

Voir la solution

c−ab−a=1+i=2 eiπ/4\dfrac{c-a}{b-a}=1+i=\sqrt{2}\,e^{i\pi/4}, donc ∣c−ab−a∣=2\left|\dfrac{c-a}{b-a}\right|=\sqrt{2} et arg⁡ ⁣(c−ab−a)=π4 [2π]\arg\!\left(\dfrac{c-a}{b-a}\right)=\dfrac{\pi}{4}\,[2\pi].

Or ∣c−ab−a∣=ACAB\left|\dfrac{c-a}{b-a}\right|=\dfrac{AC}{AB} et arg⁡ ⁣(c−ab−a)=(AB→;AC→) [2π]\arg\!\left(\dfrac{c-a}{b-a}\right)=\left(\overrightarrow{AB};\overrightarrow{AC}\right)\,[2\pi].

D’où AC=AB2AC=AB\sqrt{2} et (AB→;AC→)=π4 [2π]\left(\overrightarrow{AB};\overrightarrow{AC}\right)=\dfrac{\pi}{4}\,[2\pi].

2) Soit RR la rotation de centre BB et d’angle π2\dfrac{\pi}{2}

a) (0,75 pt) Montrer que l’affixe du point DD image du point AA par la rotation RR est : d=10+11id=10+11i.

Voir la solution

d−b=eiπ/2(a−b)=i(a−b)d-b=e^{i\pi/2}(a-b)=i(a-b). Or a−b=3−6ia-b=3-6i, donc d=b+i(3−6i)=4+8i+3i−6i2=4+8i+3i+6=10+11i.d=b+i(3-6i)=4+8i+3i-6i^{2}=4+8i+3i+6=10+11i.

b) (0,5 pt) Calculer d−cb−c\dfrac{d-c}{b-c} et en déduire que les points BB, CC et DD sont alignés.

Voir la solution

d−c=(10+11i)−(−2+5i)=12+6id-c=(10+11i)-(-2+5i)=12+6i et b−c=(4+8i)−(−2+5i)=6+3ib-c=(4+8i)-(-2+5i)=6+3i.

Donc d−cb−c=12+6i6+3i=2∈R\dfrac{d-c}{b-c}=\dfrac{12+6i}{6+3i}=2\in\mathbb{R}.

Le quotient d−cb−c\dfrac{d-c}{b-c} est réel : les points BB, CC et DD sont alignés.

Exercice 3 — Calcul des probabilités (3 points)

Une urne contient 10 boules indiscernables au toucher : cinq boules rouges, trois boules vertes et deux boules blanches. On tire au hasard, simultanément, quatre boules de l’urne.

1) (1,5 pt) Soient les deux événements suivants : AA : « Tirer deux boules rouges et deux boules vertes » BB : « Aucune boule blanche parmi les quatre boules tirées » Montrer que p(A)=17p(A)=\dfrac{1}{7} et que p(B)=13p(B)=\dfrac{1}{3}

Voir la solution

Card(Ω)=(104)=210\mathrm{Card}(\Omega)=\dbinom{10}{4}=210.

Card(A)=(52)(32)(20)=10×3×1=30\mathrm{Card}(A)=\dbinom{5}{2}\dbinom{3}{2}\dbinom{2}{0}=10\times3\times1=30, d’où p(A)=30210=17p(A)=\dfrac{30}{210}=\dfrac{1}{7}.

Card(B)=(84)=70\mathrm{Card}(B)=\dbinom{8}{4}=70 (tirage parmi les 8 boules non blanches), d’où p(B)=70210=13p(B)=\dfrac{70}{210}=\dfrac{1}{3}.

2) Soit XX la variable aléatoire qui à chaque tirage associe le nombre de boules blanches tirées.

a) (0,25 pt) Vérifier que les valeurs prises par la variable aléatoire XX sont : 00, 11 et 22.

Voir la solution

L’urne ne contient que 22 boules blanches et l’on tire 44 boules : le nombre de boules blanches tirées est 00, 11 ou 22. Donc X(Ω)={0,1,2}X(\Omega)=\{0,1,2\}.

b) (1,25 pt) Montrer que p(X=1)=815p(X=1)=\dfrac{8}{15} puis déterminer la loi de probabilité de la variable aléatoire XX.

Voir la solution

p(X=1)=(21)(83)(104)=2×56210=112210=815.p(X=1)=\dfrac{\dbinom{2}{1}\dbinom{8}{3}}{\dbinom{10}{4}}=\dfrac{2\times56}{210}=\dfrac{112}{210}=\dfrac{8}{15}. p(X=0)=p(B)=13,p(X=2)=(22)(82)210=28210=215.p(X=0)=p(B)=\dfrac{1}{3},\qquad p(X=2)=\dfrac{\dbinom{2}{2}\dbinom{8}{2}}{210}=\dfrac{28}{210}=\dfrac{2}{15}.

X=kX=k001122
p(X=k)p(X=k)13\dfrac{1}{3}815\dfrac{8}{15}215\dfrac{2}{15}

Exercice 4 — Suites numériques (3 points)

Soit (un)n∈N∗(u_{n})_{n\in\mathbb{N}^{*}} la suite numérique définie par : u1=0u_{1}=0 et un+1=2510−unu_{n+1}=\dfrac{25}{10-u_{n}} pour tout nn de N∗\mathbb{N}^{*}

1) (1 pt) Vérifier que : 5−un+1=5(5−un)5+(5−un)5-u_{n+1}=\dfrac{5(5-u_{n})}{5+(5-u_{n})} pour tout nn de N∗\mathbb{N}^{*} et montrer par récurrence que 5−un>05-u_{n}>0 pour tout nn de N∗\mathbb{N}^{*}

Voir la solution

5−un+1=5−2510−un=5(10−un)−2510−un=50−5un−2510−un=5(5−un)5+(5−un).5-u_{n+1}=5-\dfrac{25}{10-u_{n}}=\dfrac{5(10-u_{n})-25}{10-u_{n}}=\dfrac{50-5u_{n}-25}{10-u_{n}}=\dfrac{5(5-u_{n})}{5+(5-u_{n})}.

Montrons par récurrence que, pour tout n∈N∗n\in\mathbb{N}^{*}, 5−un>05-u_{n}>0.

Initialisation. Pour n=1n=1 : 5−u1=5−0=5>05-u_{1}=5-0=5>0. La propriété est vraie au rang 11.

Hérédité. Soit n∈N∗n\in\mathbb{N}^{*}. Supposons que 5−un>05-u_{n}>0. Alors 5(5−un)>05(5-u_{n})>0 et 5+(5−un)>5>05+(5-u_{n})>5>0, donc 5−un+1=5(5−un)5+(5−un)>0.5-u_{n+1}=\dfrac{5(5-u_{n})}{5+(5-u_{n})}>0.

Conclusion. D’après le principe du raisonnement par récurrence, pour tout n∈N∗n\in\mathbb{N}^{*} : 5−un>05-u_{n}>0.

2) On considère la suite (vn)n∈N∗(v_{n})_{n\in\mathbb{N}^{*}} définie par : vn=55−unv_{n}=\dfrac{5}{5-u_{n}} pour tout nn de N∗\mathbb{N}^{*}

a) (0,75 pt) Montrer que : vn+1=10−un5−unv_{n+1}=\dfrac{10-u_{n}}{5-u_{n}} pour tout nn de N∗\mathbb{N}^{*} et vérifier que vn+1−vn=1v_{n+1}-v_{n}=1 pour tout nn de N∗\mathbb{N}^{*}

Voir la solution

vn+1=55−un+1=55(5−un)5+(5−un)=5+(5−un)5−un=10−un5−un.v_{n+1}=\dfrac{5}{5-u_{n+1}}=\dfrac{5}{\dfrac{5(5-u_{n})}{5+(5-u_{n})}}=\dfrac{5+(5-u_{n})}{5-u_{n}}=\dfrac{10-u_{n}}{5-u_{n}}. vn+1−vn=10−un5−un−55−un=10−un−55−un=5−un5−un=1.v_{n+1}-v_{n}=\dfrac{10-u_{n}}{5-u_{n}}-\dfrac{5}{5-u_{n}}=\dfrac{10-u_{n}-5}{5-u_{n}}=\dfrac{5-u_{n}}{5-u_{n}}=1.

b) (1 pt) Montrer que : vn=nv_{n}=n pour tout nn de N∗\mathbb{N}^{*} et en déduire que un=5−5nu_{n}=5-\dfrac{5}{n} ; ∀n∈N∗\forall n\in\mathbb{N}^{*}

Voir la solution

(vn)(v_{n}) est arithmétique de raison 11 et v1=55−0=1v_{1}=\dfrac{5}{5-0}=1, donc vn=1+(n−1)=nv_{n}=1+(n-1)=n pour tout n∈N∗n\in\mathbb{N}^{*}.

De vn=55−unv_{n}=\dfrac{5}{5-u_{n}} on tire 5−un=5vn=5n5-u_{n}=\dfrac{5}{v_{n}}=\dfrac{5}{n}, d’où un=5−5nu_{n}=5-\dfrac{5}{n} pour tout n∈N∗n\in\mathbb{N}^{*}.

c) (0,25 pt) Déterminer lim⁡n→+∞un\displaystyle\lim_{n\to+\infty}u_{n}

Voir la solution

lim⁡n→+∞5n=0\displaystyle\lim_{n\to+\infty}\dfrac{5}{n}=0, donc lim⁡n→+∞un=5\displaystyle\lim_{n\to+\infty}u_{n}=5.

Exercice 5 — Étude de fonctions numériques et calcul intégral (8 points)

On considère la fonction numérique ff définie sur R\mathbb{R} par : f(x)=(x−2)2exf(x)=(x-2)^{2}e^{x}. et soit (C)(C) la courbe représentative de la fonction ff dans un repère orthonormé (O,ı⃗,ȷ⃗)(O,\vec{\imath},\vec{\jmath}) (unité : 1 cm1\,\mathrm{cm})

1) a) (0,25 pt) Montrer que : lim⁡x→+∞f(x)=+∞\displaystyle\lim_{x\to+\infty}f(x)=+\infty

Voir la solution

lim⁡x→+∞(x−2)2=+∞\displaystyle\lim_{x\to+\infty}(x-2)^{2}=+\infty et lim⁡x→+∞ex=+∞\displaystyle\lim_{x\to+\infty}e^{x}=+\infty, donc lim⁡x→+∞f(x)=+∞\displaystyle\lim_{x\to+\infty}f(x)=+\infty.

b) (0,5 pt) Montrer que : lim⁡x→+∞f(x)x=+∞\displaystyle\lim_{x\to+\infty}\dfrac{f(x)}{x}=+\infty puis en déduire que la courbe (C)(C) admet, au voisinage de +∞+\infty, une branche parabolique dont on précisera la direction.

Voir la solution

f(x)x=(x−2)2exx.\dfrac{f(x)}{x}=(x-2)^{2}\dfrac{e^{x}}{x}. Or lim⁡x→+∞exx=+∞\displaystyle\lim_{x\to+\infty}\dfrac{e^{x}}{x}=+\infty et lim⁡x→+∞(x−2)2=+∞\displaystyle\lim_{x\to+\infty}(x-2)^{2}=+\infty, donc lim⁡x→+∞f(x)x=+∞\displaystyle\lim_{x\to+\infty}\dfrac{f(x)}{x}=+\infty.

Comme lim⁡x→+∞f(x)=+∞\displaystyle\lim_{x\to+\infty}f(x)=+\infty et lim⁡x→+∞f(x)x=+∞\displaystyle\lim_{x\to+\infty}\dfrac{f(x)}{x}=+\infty, la courbe (C)(C) admet au voisinage de +∞+\infty une branche parabolique de direction l’axe des ordonnées.

2) a) (0,25 pt) Vérifier que : f(x)=x2ex−4xex+4exf(x)=x^{2}e^{x}-4xe^{x}+4e^{x} pour tout xx de R\mathbb{R}.

Voir la solution

f(x)=(x−2)2ex=(x2−4x+4)ex=x2ex−4xex+4exf(x)=(x-2)^{2}e^{x}=(x^{2}-4x+4)e^{x}=x^{2}e^{x}-4xe^{x}+4e^{x} pour tout x∈Rx\in\mathbb{R}.

b) (0,5 pt) Montrer que : lim⁡x→−∞f(x)=0\displaystyle\lim_{x\to-\infty}f(x)=0 et interpréter ce résultat. (on rappelle que : lim⁡x→−∞xnex=0\displaystyle\lim_{x\to-\infty}x^{n}e^{x}=0 pour tout nn de N∗\mathbb{N}^{*})

Voir la solution

f(x)=x2ex−4xex+4exf(x)=x^{2}e^{x}-4xe^{x}+4e^{x}. Or lim⁡x→−∞x2ex=lim⁡x→−∞xex=lim⁡x→−∞ex=0\displaystyle\lim_{x\to-\infty}x^{2}e^{x}=\displaystyle\lim_{x\to-\infty}xe^{x}=\displaystyle\lim_{x\to-\infty}e^{x}=0, donc lim⁡x→−∞f(x)=0\displaystyle\lim_{x\to-\infty}f(x)=0.

La courbe (C)(C) admet l’axe des abscisses comme asymptote horizontale au voisinage de −∞-\infty.

3) a) (0,75 pt) Montrer que : f′(x)=x(x−2)exf'(x)=x(x-2)e^{x} pour tout xx de R\mathbb{R}.

Voir la solution

f(x)=(x−2)2exf(x)=(x-2)^{2}e^{x}. Dérivée d’un produit : f′(x)=2(x−2)ex+(x−2)2ex=(x−2)ex(2+(x−2))=(x−2)ex x=x(x−2)ex.f'(x)=2(x-2)e^{x}+(x-2)^{2}e^{x}=(x-2)e^{x}\bigl(2+(x-2)\bigr)=(x-2)e^{x}\,x=x(x-2)e^{x}.

b) (1 pt) Montrer que la fonction ff est croissante sur chacun des deux intervalles ]−∞,0]]-\infty, 0] et [2,+∞[[2, +\infty[ et qu’elle est décroissante sur l’intervalle [0,2][0, 2].

Voir la solution

Pour tout x∈Rx\in\mathbb{R}, ex>0e^{x}>0. Le signe de f′(x)f'(x) est donc celui de x(x−2)x(x-2).

Sur ]−∞,0]]-\infty,0] : x⩽0x\leqslant0 et x−2<0x-2<0, donc x(x−2)⩾0x(x-2)\geqslant0 et f′(x)⩾0f'(x)\geqslant0 : ff est croissante sur ]−∞,0]]-\infty,0].

Sur [0,2][0,2] : x⩾0x\geqslant0 et x−2⩽0x-2\leqslant0, donc x(x−2)⩽0x(x-2)\leqslant0 et f′(x)⩽0f'(x)\leqslant0 : ff est décroissante sur [0,2][0,2].

Sur [2,+∞[[2,+\infty[ : x⩾2x\geqslant2 et x−2⩾0x-2\geqslant0, donc x(x−2)⩾0x(x-2)\geqslant0 et f′(x)⩾0f'(x)\geqslant0 : ff est croissante sur [2,+∞[[2,+\infty[.

c) (0,5 pt) Dresser le tableau de variation de la fonction ff sur R\mathbb{R}.

Voir la solution

f(0)=4f(0)=4, f(2)=0f(2)=0.

xx−∞-\infty0022+∞+\infty
f′(x)f'(x)++00−-00++
f(x)f(x)00↗\nearrow44↘\searrow00↗\nearrow+∞+\infty

4) a) (1 pt) Montrer que : f′′(x)=(x2−2)exf''(x)=(x^{2}-2)e^{x} pour tout xx de R\mathbb{R} puis en déduire que la courbe (C)(C) possède deux points d’inflexion qu’on ne demande pas de déterminer leurs ordonnées.

Voir la solution

f′′(x)=((x−2)+x)ex+x(x−2)ex=(2x−2)ex+(x2−2x)ex=(x2−2)ex.f''(x)=\bigl((x-2)+x\bigr)e^{x}+x(x-2)e^{x}=(2x-2)e^{x}+(x^{2}-2x)e^{x}=(x^{2}-2)e^{x}. f′′(x)=0  ⟺  x2−2=0  ⟺  x=±2f''(x)=0\iff x^{2}-2=0\iff x=\pm\sqrt{2} (car ex≠0e^{x}\neq0). De plus f′′f'' change de signe en ±2\pm\sqrt{2}.

Donc (C)(C) possède deux points d’inflexion d’abscisses −2-\sqrt{2} et 2\sqrt{2}.

b) (1 pt) Construire (C)(C) dans le repère (O,ı⃗,ȷ⃗)(O,\vec{\imath},\vec{\jmath}).

Voir la solution
Courbe (C) de f

5) a) (0,5 pt) Montrer que la fonction H:x↦(x−1)exH:x\mapsto(x-1)e^{x} est une fonction primitive de la fonction h:x↦xexh:x\mapsto xe^{x} sur R\mathbb{R} puis calculer ∫01xex dx\displaystyle\int_{0}^{1}xe^{x}\,dx.

Voir la solution

H′(x)=ex+(x−1)ex=xex=h(x)H'(x)=e^{x}+(x-1)e^{x}=xe^{x}=h(x). Donc HH est une primitive de hh sur R\mathbb{R}. ∫01xex dx=[(x−1)ex]01=0−(−1)=1.\int_{0}^{1}xe^{x}\,dx=\bigl[(x-1)e^{x}\bigr]_{0}^{1}=0-(-1)=1.

b) (0,75 pt) Montrer, à l’aide d’une intégration par parties, que : ∫01x2ex dx=e−2\displaystyle\int_{0}^{1}x^{2}e^{x}\,dx=e-2

Voir la solution

On pose u=x2u=x^{2}, v′=exv'=e^{x}, donc u′=2xu'=2x, v=exv=e^{x}. ∫01x2ex dx=[x2ex]01−2∫01xex dx=e−2×1=e−2.\int_{0}^{1}x^{2}e^{x}\,dx=\bigl[x^{2}e^{x}\bigr]_{0}^{1}-2\int_{0}^{1}xe^{x}\,dx=e-2\times1=e-2.

c) (0,5 pt) Montrer que l’aire du domaine plan limité par la courbe (C)(C), l’axe des abscisses et les droites d’équations x=0x=0 et x=1x=1 est égale à 5(e−2) cm25(e-2)\,\mathrm{cm}^{2}.

Voir la solution

Sur [0,1][0,1], f(x)⩾0f(x)\geqslant0. L’unité étant 1 cm1\,\mathrm{cm}, A=∫01f(x) dx=∫01(x2ex−4xex+4ex) dx=(e−2)−4×1+4[ex]01=(e−2)−4+4(e−1)=5e−10=5(e−2).\mathcal{A}=\int_{0}^{1}f(x)\,dx=\int_{0}^{1}\bigl(x^{2}e^{x}-4xe^{x}+4e^{x}\bigr)\,dx=(e-2)-4\times1+4\bigl[e^{x}\bigr]_{0}^{1}=(e-2)-4+4(e-1)=5e-10=5(e-2). Donc A=5(e−2) cm2\mathcal{A}=5(e-2)\,\mathrm{cm}^{2}.

d) (0,5 pt) Utiliser la courbe pour donner le nombre de solution de l’équation : x2=e−x+4x−4x^{2}=e^{-x}+4x-4 , x∈Rx\in\mathbb{R}

Voir la solution

x2=e−x+4x−4  ⟺  x2−4x+4=e−x  ⟺  (x−2)2=e−x  ⟺  (x−2)2ex=1  ⟺  f(x)=1x^{2}=e^{-x}+4x-4\iff x^{2}-4x+4=e^{-x}\iff(x-2)^{2}=e^{-x}\iff(x-2)^{2}e^{x}=1\iff f(x)=1.

D’après le tableau de variations et la courbe : ff atteint un maximum local 4>14>1 en 00, un minimum 00 en 22, lim⁡x→−∞f(x)=0\displaystyle\lim_{x\to-\infty}f(x)=0 et lim⁡x→+∞f(x)=+∞\displaystyle\lim_{x\to+\infty}f(x)=+\infty. L’équation f(x)=1f(x)=1 admet donc trois solutions réelles.

← Tous les examens nationaux

← Retour aux chapitres 2BAC PC SVT