Capacités : Dresser le tableau de variations d'une fonction polynôme de degré inférieur ou égal à 3 et l᾽exploiter pour déterminer le nombre de solutions de l'équation f(x)=c, où c est un nombre réel.
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Énoncé
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Carole désire construire dans son jardin un bassin en forme de pavé droit d'un volume de 50 m3 pour ses nénuphars. Afin de pouvoir circuler autour, elle prévoit une zone gravillonnée représentée sur le schéma ci-dessous. Les cotes sont exprimées en mètre.
Problématique
Quelles sont les dimensions (longueur, largeur et profondeur) du bassin ?
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Questions
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1
a. S'approprier
Exprimer la longueur \text{L} du bassin en fonction de x.
b. S'approprier
Exprimer la largeur l du bassin en fonction de x.
c. S'approprier
En déduire l'expression de l'aire de la surface du bassin en fonction de x.
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2
Valider
On admet que la profondeur p du bassin est donnée par la relation p(x)=3-x.
Justifier que l'on doit forcément avoir 0 \leqslant x \leqslant 3.
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3
a. Réaliser, valider
Montrer que l'expression du volume v du bassin en fonction de x est :
v(x)=-4 x^{3}+60 x^{2}-272 x+384.
b. Réaliser
En déduire l'expression de la fonction dérivée v'.
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4
a. Réaliser
En sachant que les solutions, arrondies au dixième, de l᾽équation v^{\prime}(x)=0 sont x_{1} \approx 3,5 et x_{2} \approx 6,5, dresser le tableau de signe de v'(x) sur l'intervalle [0 \:; 8].
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b. Réaliser
En déduire le tableau de variations de la fonction v.
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c. Réaliser
En déduire le nombre de solutions de l'équation v(x)=50. Justifier.
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5
Valider
Tracer la fonction v à l᾽aide d᾽un outil numérique.
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6
Communiquer
Répondre à la problématique en donnant les dimensions du bassin au centimètre près.
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À retenir
Soit f une fonction continue strictement monotone sur [\textit{a} \:; \textit{b}] et c un nombre compris entre f(a) et f(b). Alors, l'équation f(x)=c admet une solution unique sur [\textit{a} \:; \textit{b}].