Exercices de bac
I Pondichéry avril 2015
Partie A
Soitf la fonction définie surRpar
f(x)= 3 1+e−2x.
Sur le graphique ci-après, on a tracé, dans un repère orthogonal³ O ;−→
i ; −→ j ´
, la courbe représentativeC de la fonctionf et la droite∆d’équationy=3.
1 2 3
1 2 3 4
-1
-2 →−
ı
−
→ C
∆
1. Démontrer que la fonction f est strictement croissante surR. 2. Justifier que la droite∆est asymptote à la courbeC.
3. Démontrer que l’équation f(x)=2,999 admet une unique solutionαsurR. Déterminer un encadrement deαd’amplitude 10−2.
Partie B
Soithla fonction définie surRparh(x)=3−f(x).
1. Justifier que la fonctionhest positive surR.
2. On désigne parH la fonction définie surRparH(x)= −3 2ln¡
1+e−2x¢ . Démontrer queH est une primitive dehsurR.
3. Soitaun réel strictement positif.
(a) Donner une interprétation graphique de l’intégrale Za
0 h(x) dx.
(b) Démontrer que Za
0 h(x) dx=3 2ln
µ 2 1+e−2a
¶ .
(c) On noteDl’ensemble des pointsM(x; y) du plan défini par
½ x Ê 0 f(x) Éy É3
Déterminer l’aire, en unité d’aire, du domaineD.
II Liban mai 2015
On définit la suite (un) de la façon suivante : pour tout entier natureln, un=
Z1 0
xn 1+xdx.
1. Calculeru0= Z1
0
1 1+xdx.
2. (a) Démontrer que, pour tout entier natureln, un+1+un= 1 n+1. (b) En déduire la valeur exacte deu1.
3. (a) Recopier et compléter l’algorithme ci-dessous afin qu’il affiche en sortie le terme de rangnde la suite (un) oùnest un entier naturel saisi en entrée par l’utilisateur.
Variables : i etnsont des entiers naturels uest un réel
Entrée : Saisirn
Initialisation : Affecter àula valeur . . . Traitement : Pouri variant de 1 à . . .
|Affecter àula valeur . . . Fin de Pour
Sortie : Afficheru
(b) À l’aide de cet algorithme, on a obtenu le tableau de valeurs suivant :
n 0 1 2 3 4 5 10 50 100
un 0,693 1 0,306 9 0,193 1 0,140 2 0,109 8 0,090 2 0,047 5 0,009 9 0,005 0
Quelles conjectures concernant le comportement de la suite (un) peut-on émettre ? 4. (a) Démontrer que la suite (un) est décroissante.
(b) Démontrer que la suite (un) est convergente.
5. On appelleℓla limite de la suite (un). Démontrer queℓ=0.
III Métropole juin 2015
O B A
B′
C
C′
D
D′
I J
Une municipalité a décidé d’installer un module de skateboard dans un parc de la commune.
Le dessin ci-contre en fournit une perspective cavalière. Les quadrilatères OAD′D, DD′C′C, et OAB′B sont des rectangles.
Le plan de face (OBD) est muni d’un repère or- thonormé (O, I, J).
L’unité est le mètre. La largeur du module est de 10 mètres, autrement dit, DD′ = 10, sa longueur OD est de 20 mètres.
Le but dit problème est de déterminer l’aire des différentes surfaces à peindre.
Le profil du module de skateboard a été modélisé à partir d’une photo par la fonctionf définie sur l’inter- valle [0 ; 20] par
f(x)=(x+1)ln(x+1)−3x+7.
On notef′la fonction dérivée de la fonctionf etC la courbe représentative de la fonctionf dans le repère (O, I, J).
Partie 1
1. Montrer que pour tout réelxappartenant à l’inter- valle [0 ; 20], on a f′(x)=ln(x+1)−2.
2. En déduire les variations def sur l’intervalle [0 ; 20]
et dresser son tableau de variation.
3. Calculer le coefficient directeur de la tangente à la courbeC au point d’abscisse 0.
C
D B
C
O I J
La valeur absolue de ce coefficient est appelée l’inclinaison du module de skateboard au point B.
4.On admet que la fonctiong définie sur l’intervalle [0 ; 20] par g(x)=1
2(x+1)2ln(x+1)−1 4x2−1
2x
a pour dérivée la fonctiong′définie sur l’intervalle [0 ; 20] parg′(x)=(x+1)ln(x+1).
Déterminer une primitive de la fonctionf sur l’intervalle [0 ; 20].
Partie 2
Les trois questions de cette partie sont indépendantes
1. Les propositions suivantes sont-elles exactes ? Justifier les réponses.
P1: La différence de hauteur entre le point le plus haut et le point le plus bas de la piste est au moins égale à 8 mètres.
P2: L’inclinaison de la piste est presque deux fois plus grande en B qu’en C.
2. On souhaite recouvrir les quatre faces latérales de ce module d’une couche de peinture rouge. La pein- ture utilisée permet de couvrir une surface de 5 m2par litre.
Déterminer, à 1 litre près, le nombre minimum de litres de peinture nécessaires.
3.On souhaite peindre en noir la piste roulante, autrement dit la surface supérieure du module.
Afin de déterminer une valeur approchée de l’aire de la partie à peindre, on considère dans le repère (O, I, J) du plan de face, les points Bk(k ; f(k)) pourkvariant de 0 à 20.
Ainsi,B0=B.
O
B A
B′
C
C′
D
D′
I B1
B1′
B2
B2′
Bk
Bk′
Bk+1
B′k+1
J
On décide d’approcher l’arc de la courbeC allant deBkàBk+1par le segment [BkBk+1].
Ainsi l’aire de la surface à peindre sera approchée par la somme des aires des rectangles du typeBkBk+1Bk+1′ Bk (voir figure).
(a) Montrer que pour tout entierkvariant de 0 à 19, BkBk+1=
q1+[f(k+1)−f(k)]2.
(b) Compléter l’algorithme suivant pour qu’il affiche une estimation de l’aire de la partie roulante.
Variables S: réel K : entier
Fonction f : définie par f(x)=(x+1)ln(x+1)−3x+7 Traitement Sprend pour valeur 0
PourK variant de . . . à . . . Sprend pour valeur . . . . Fin Pour
Sortie Afficher . . .
