Lycée Jean Jaurès Bac Blanc Février 2018 Terminale S
Baccalauréat Blanc de Mathématiques série S Candidats ayant suivi l’enseignement de spécialité
Durée : 4h
Les calculatrices de poche sont autorisées selon la norme en vigueur
EXERCICE1 7 points
Commun à tous les candidats Partie A
Voici deux courbesC1etC2qui donnent pour deux personnesP1etP2de corpulences différentes la concen- trationCd’alcool dans le sang (taux d’alcoolémie) en fonction du tempstaprès ingestion de la même quan- tité d’alcool. L’instantt=0 correspond au moment où les deux individus ingèrent l’alcool.
C est exprimée en gramme par litre etten heure.
Définition : La corpulence est le nom scientifique correspondant au volume du corps
0 0,5 1,0 1,5
0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 C1
C2
t(h) C(g.L−1)
1. La fonctionCest définie sur l’intervalle [0;+∞[ et on noteC′sa fonction dérivée. À un instanttpositif ou nul, la vitesse d’apparition d’alcool dans le sang est donnée parC′(t).
À quel instant cette vitesse est-elle maximale?
On dit souvent qu’une personne de faible corpulence subit plus vite les effets de l’alcool.
2. Sur le graphique précédent, identifier la courbe correspondant à la personne la plus corpulente. Jus- tifier le choix effectué.
3. Une personne à jeun absorbe de l’alcool. On admet que la concentrationC d’alcool dans son sang peut être modélisée par la fonctionf définie sur [0 ; +∞[ par f(t)=Ate−t
oùAest une constante positive qui dépend de la corpulence et de la quantité d’alcool absorbée.
(a) On note f′la fonction dérivée de la fonction f. Déterminerf′(0).
(b) L’affirmation suivante est-elle vraie?
«À quantité d’alcool absorbée égale, plusAest grand, plus la personne est corpulente. » Partie B - Un cas particulier
Paul, étudiant de 19 ans de corpulence moyenne et jeune conducteur, boit deux verres de rhum. La concen- trationC d’alcool dans son sang est modélisée en fonction du tempst, exprimé en heure, par la fonction f définie sur [0 ; +∞[ par f(t)=2te−t.
1. Étudier les variations de la fonctionf sur l’intervalle [0;+∞[.
2. À quel instant la concentration d’alcool dans le sang de Paul est-elle maximale? Quelle est alors sa valeur? Arrondir à 10−2près.
1
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3. Rappeler la limite de et
t lorsquettend vers+∞et en déduire celle def(t) en+∞. Interpréter le résultat dans le contexte de l’exercice.
4. Paul veut savoir au bout de combien de temps il peut prendre sa voiture. On rappelle que la législation autorise une concentration maximale d’alcool dans le sang de 0,2 g.L−1pour un jeune conducteur.
(a) Démontrer qu’il existe deux nombres réelst1ett2tels que f (t1)=f (t2)=0,2.
(b) Quelle durée minimale Paul doit-il attendre avant de pouvoir prendre le volant en toute légalité?
Donner le résultat arrondi à la minute la plus proche.
5. La concentration minimale d’alcool détectable dans le sang est estimée à 5×10−3g.L−1.
(a) Justifier qu’il existe un instantT à partir duquel la concentration d’alcool dans le sang n’est plus détectable.
(b) On donne l’algorithme suivant où f est la fonction définie parf(t)=2te−t. tprend la valeur 3,5
pprend la valeur 0,25 C prend la valeur 0,21 Tant queC≥5×10−3faire
tprend la valeurt+p C prend la valeurf (t) Fin de Tant que
Affichert
Recopier et compléter le tableau de valeurs suivant en exécutant cet algorithme.
Arrondir les valeurs à 10−2près.
Initialisation Etape 1 Etape 2
p 0,25
t 3,5
C 0,21
Que représente la valeur affichée par cet algorithme?
EXERCICE2 4 points
Commun à tous les candidats
Le plan complexe est rapporté à un repère orthonormé (O;−→u,−→v). À tout pointMd’affixezdu plan, on associe le pointM′d’affixez′définie par :z′=z2+4z+3.
1. Un pointM est dit invariant lorsqu’il est confondu avec le pointM′associé.
Démontrer qu’il existe deux points invariants dont on donnera l’affixe sous forme algébrique.
2. SoitAle point d’affixe −3−ip 3
2 etBle point d’affixe −3+ip 3
2 .
(a) Donner les formes exponentielles de ces deux affixes.
(b) Montrer queO ABest un triangle équilatéral.
3. Déterminer l’ensembleE des pointsM d’affixez =x+iy où x et y sont réels, tels que le pointM′ associé soit sur l’axe des réels.
4. Dans le plan complexe, représenter les pointsAetB ainsi que l’ensembleE. 2
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EXERCICE3 4 points
Commun à tous les candidats
Une compagnie d’assurance automobile fait un bilan des frais d’intervention, parmi ses dossiers d’accidents de la circulation.
— 85% des dossiers entraînent des frais de réparation matérielle.
— 17,5% des dossiers entraînent des frais de dommages corporels.
— parmi les dossiers entraînant des frais de réparation matérielle, 10% entraînent aussi des frais de dom- mages corporels.
Soit les évènements suivants :
R: le dossier traité entraîne des frais de réparation matérielle.
D: le dossier traité entraîne des frais de dommages corporels.
On notex=PR(D).
1. Recopier sur la copie et compléter l’arbre de probabilités donné ci-dessous, en utilisant les données de l’énoncé.
R ... D
D ... x
R ... D ... D ...
2. Calculer la probabilité pour qu’un dossier :
(a) entraîne des frais de réparartion matérielle et des frais de dommages corporels;
(b) entraîne des frais de réparation matérielle ou des frais de dommages corporels.
3. Montrer que la probabilité qu’un dossier n’entraîne ni frais de réparation matérielle ni frais de dom- mages corporels est égale à 0,06.
4. Déterminerx=PR(D).
5. On choisit cinq dossiers de façon indépendante.
Quelle est la probabilité pour qu’au moins un dossier n’entraîne ni frais de réparation matérielle ni frais de dommages corporels? Arrondir au dix-millième.
EXERCICE4 5 points
Candidats ayant choisi la spécialité mathématique
Le but de cet exercice est d’étudier, sur un exemple, une méthode de chiffrement publiée en 1929 par le mathématicien et cryptologue Lester Hill. Ce chiffrement repose sur la donnée d’une matrice A, connue uniquement de l’émetteur et du destinataire.
Dans tout l’exercice, on noteAla matrice définie par :A= µ5 2
7 7
¶ . Partie A – Chiffrement de Hill
Voici les différentes étapes de chiffrement pour un mot comportant un nombre pair de lettres : 3
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Étape 1 On divise le mot en blocs de deux lettres consécutives puis, pour chaque bloc, on effectue cha- cune des étapes suivantes.
Etape 2 On associe aux deux lettres du bloc les deux entiers x1 et x2 tous deux compris entre 0 et 25, qui correspondent aux deux lettres dans le même ordre, dans le tableau suivant :
A B C D E F G H I J K L M
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
N O P Q R S T U V W X Y Z
13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Étape 3 On transforme la matriceX =
µx1 x2
¶
en la matriceY = µy1
y2
¶
vérifiantY =AX. Étape 4 On transforme la matriceY =
µy1 y2
¶
en la matriceR= µr1
r2
¶
, oùr1est le reste de la division eucli- dienne dey1par 26 etr2celui de la division euclidienne dey2par 26.
Étape 5 On associe aux entiersr1etr2les deux lettres correspondantes du tableau de l’étape 2. Le bloc chiffré est le bloc obtenu en juxtaposant ces deux lettres.
Question :utiliser la méthode de chiffrement exposée pour chiffrer le mot «HILL ».
Partie B - Quelques outils mathématiques nécessaires au déchiffrement 1. Soitaun entier relatif premier avec 26.
Démontrer qu’il existe un entier relatifutel queu×a≡1 [26].
2. Poura=21, déterminer l’unique entierutel que 1≤u≤25 eta×u≡1 [26].
3. On rappelle queAest la matriceA= µ5 2
7 7
¶
et on noteIla matrice :I= µ1 0
0 1
¶ . (a) Calculer la matrice 12A−A2.
(b) En déduire la matriceBtelle queB A=21I. (c) Démontrer que siAX=Y, alors 21X =B Y. Partie C - Déchiffrement
On veut déchiffrer le mot VLUP.
On noteX = µx1
x2
¶
la matrice associée, selon le tableau de correspondance, à un bloc de deux lettres avant chiffrement, etY =
µy1 y2
¶
la matrice définie par l’égalité :Y =AX= µ5 2
7 7
¶ X.
Sir1etr2sont les restes respectifs dey1ety2dans la division euclidienne par 26, le bloc de deux lettres après chiffrement est associé à la matriceR=
µr1 r2
¶ . 1. Démontrer que :
½ 21x1 = 7y1−2y2
21x2 = −7y1+5y2
2. En utilisant la question B .2., établir que :
½ x1 ≡ 9r1+16r2 [26]
x2 ≡ 17r1+25r2 [26]
3. Déchiffrer le mot VLUP, associé aux matrices µ21
11
¶ et
µ20 15
¶ .
4
