Mathématiques Terminale Bac Pro - Cahier

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Partie 1 : Statistique et probabilités
Ch. 1
Statistiques à deux variables
Ch. 2
Probabilités
Partie 2 : Algèbre - Analyse
Ch. 3
Suites numériques
Ch. 4
Fonctions polynômes de degré 3
Ch. 5
Fonctions exponentielles et logarithme décimal
Ch. 6
Calculs commerciaux et financiers
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Ch. 7
Vecteurs
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Consolidation
Poursuite d'études
Annexes
Programmation
Cahier d'algorithmique et de programmation
Chapitre 8
Exercices

Trigonométrie

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Placeholder pour Illustration : deux personnes devant un tableau noir rempli de formules mathématiques. Une personne écrit sur le tableau, l'autre observe.Illustration : deux personnes devant un tableau noir rempli de formules mathématiques. Une personne écrit sur le tableau, l'autre observe.
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Fonctions du type \bm{f(t) = a \sin (\omega t + \varphi)}

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Exercice 1
Dans chacun des cas suivants, choisir laquelle des deux courbes représentatives proposées correspond à la fonction donnée. Justifier.

1. f(t)=2 \sin \left(5 t+\frac{\pi}{2}\right)
Placeholder pour Graphique montrant une fonction périodique oscillant entre -2 et 2.Graphique montrant une fonction périodique oscillant entre -2 et 2.


Placeholder pour Graphique de fonction mathématique montrant une courbe périodique oscillant entre -3 et 3 sur un graphique cartésien.Graphique de fonction mathématique montrant une courbe périodique oscillant entre -3 et 3 sur un graphique cartésien.


2. g(t)=\frac{1}{2} \sin \left(5 t+\frac{\pi}{3}\right)
Placeholder pour Graphique montrant une fonction périodique g(t) en forme de sinusoïde.Graphique montrant une fonction périodique g(t) en forme de sinusoïde.


Placeholder pour Graphique montrant une fonction périodique g(t) en forme de sinusoïde.Graphique montrant une fonction périodique g(t) en forme de sinusoïde.


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Exercice 2
Parmi les fonctions ci‑dessous, lesquelles ont :
1. la même valeur maximale ?
2. la même pulsation ?
3. la même phase à l'origine ?

a. f(t)=\sin (2 t+\pi)

b. g(t)=5 \sin \left(5 t+\frac{\pi}{3}\right)

c. h(t)=5 \sin \left(0,25 t+\frac{\pi}{6}\right)

d. k(t)=6 \sin \left(2 t+\frac{\pi}{6}\right)

e. u(t)=5 \sin \left(2 t+\frac{\pi}{3}\right)

f. v(t)=\sin \left(4 t+\frac{\pi}{2}\right)

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Exercice 3
On a représenté ci‑dessous un signal sinusoïdal représentant la fonction f définie par f(t)=\mathrm{A} \sin (\omega t+\varphi)t représente le temps en seconde.

Placeholder pour Graphique montrant une fonction sinusoïdale f(t).Graphique montrant une fonction sinusoïdale f(t).

1. Déterminer graphiquement la valeur maximale \text{A} du signal. Déterminer graphiquement la période \text{T} en seconde.
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2. En déduire la pulsation \omega=\frac{2 \pi}{\mathrm{T}} en rad/s.

3. Déterminer l'ordonnée exacte du point d'abscisse t = 0 appartenant à la courbe.

4. En déduire une valeur de la phase à l'origine \varphi.

5. Écrire une expression algébrique possible de la fonction f.
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Vecteurs de Fresnel

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Exercice 4
Dans un repère, représenter le vecteur de Fresnel de u_{1}(t)=5 \sin \left(2 t+\frac{\pi}{4}\right), de u_{2}(t)=6 \sin \left(2 t+\frac{\pi}{6}\right) puis celui de la grandeur u_3 telle que u_{3}(t)=u_{1}(t)+u_{2}(t).
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Exercice 5
Les figures 1 à 6 représentent des vecteurs de Fresnel associés à des grandeurs sinusoïdales. Pour chacune d'elles, donner la valeur de la phase à l᾽origine \varphi en radian. L'axe de référence est l'axe horizontal orienté.

Placeholder pour Diagramme : vecteur u formant un angle de 30° avec l'axe horizontal.Diagramme : vecteur u formant un angle de 30° avec l'axe horizontal.


Placeholder pour Diagramme vectoriel : représentation graphique du vecteur v sur un plan cartésien.Diagramme vectoriel : représentation graphique du vecteur v sur un plan cartésien.


Placeholder pour Diagramme illustrant un vecteur ω formant un angle φ de 30° avec l'axe horizontal.Diagramme illustrant un vecteur ω formant un angle φ de 30° avec l'axe horizontal.


Placeholder pour Diagramme illustrant un vecteur k dans un plan cartésien.Diagramme illustrant un vecteur k dans un plan cartésien.


Placeholder pour Diagramme illustrant un vecteur ""&quotp""" perpendiculaire à un axe, formant un angle φ de 90°.Diagramme illustrant un vecteur ""&quotp""" perpendiculaire à un axe, formant un angle φ de 90°.


Placeholder pour Diagramme illustrant un vecteur q perpendiculaire à une droite, formant un angle φ de 90°.Diagramme illustrant un vecteur q perpendiculaire à une droite, formant un angle φ de 90°.

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Exercice 6

Le vecteur de Fresnel d'une grandeur sinusoïdale i de pulsation \omega=341 rad.s-1 est représenté ci-dessous.

représentation du vecteur de Fresnel d'une grandeur sinusoïdale

Déterminer l'expression algébrique i(t) à laquelle il est associé.
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Exercice 7
Dans un repère, représenter le vecteur de Fresnel associé à la fonction sinusoïdale f définie par {f(t)=3 \sin \left(\omega t+\frac{\pi}{3}\right)}.
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Exercice 8
On considère les vecteurs de Fresnel associés à deux grandeurs sinusoïdales u_1 et u_2.

Placeholder pour Graphique montrant deux vecteurs, u1 et u2, sur un plan cartésien.Graphique montrant deux vecteurs, u1 et u2, sur un plan cartésien.

Après avoir reproduit le repère ci‑dessus, tracer le vecteur de Fresnel de la grandeur u_3 telle que {u_{3}(t)=u_{1}(t)+u_{2}(t)}.
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Équations trigonométriques

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Exercice 9
Résoudre sur ]-\pi \: ; \pi] les équations suivantes.

1. \sin (x)=\frac{1}{2}

2. \cos (x)=\frac{\sqrt{2}}{2}

3. \sin (x)=-\frac{\sqrt{3}}{2}

4. 2 \sin \left(x+\frac{\pi}{3}\right)=1

5. 2 \cos \left(x+\frac{\pi}{6}\right)=-\sqrt{3}
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Exercice 10
Résoudre les équations suivantes.

1. 2 \cos (2 x)=1 sur \left] - \frac{\pi}{2} \: ; \frac{\pi}{2}\right].

2. 2 \cos (2 x)=-\sqrt{2} sur \left] - \frac{\pi}{2} \: ; \frac{\pi}{2}\right].

3. 2 \sin (3 x)=\sqrt{3} sur \left] - \frac{\pi}{3} \: ; \frac{\pi}{3}\right].

4. 2 \sin (2 x - \frac{\pi}{3})=\sqrt{3} sur \left] - \frac{\pi}{2} \: ; \frac{\pi}{2}\right].

5. 20 \sin (100 \pi x + \frac{\pi}{2})=10 sur \left] -0,01 \: ; 0,01\right].
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Bilan

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Exercice 11
Outil numérique
Représenter les deux fonctions u et i définies par {u(t)=6 \sin \left(\frac{\pi}{2} t-\frac{\pi}{3}\right)} et {i(t)=2 \sin \left(\frac{\pi}{2} t-\frac{\pi}{4}\right)} ainsi que leurs vecteurs de Fresnel associés.

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Que peut-on conclure sur leur déphasage ?
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Exercice 12
Outil numérique
On considère les trois intensités suivantes.
  • i_{1}(t)=2 \sin (\pi t)
  • i_{2}(t)=2,5 \sin \left(\pi t+\frac{\pi}{4}\right)
  • i_{3}(t)=3 \sin \left(\pi t-\frac{\pi}{3}\right)

1. Représenter le vecteur de Fresnel de chacune de ces intensités.

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2. En déduire l'écriture algébrique de i(t)=i_{1}(t)+i_{2}(t)+i_{3}(t).

3. Vérifier ce résultat en traçant ci-dessus i(t) et i_{1}(t)+i_{2}(t)+i_{3}(t).

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Exercice 13
Placeholder pour Photographie de deux prises électriques industrielles triphasées rouges et grises, posées sur une palette en bois.Photographie de deux prises électriques industrielles triphasées rouges et grises, posées sur une palette en bois.

Une distribution triphasée est composée de trois tensions simples de même fréquence, de même amplitude et déphasées.
  • u_{1}(t)=230 \sin (100 \pi t)

  • u_{2}(t)=230 \sin \left(100 \pi t+\frac{2 \pi}{3}\right)

  • u_{3}(t)=230 \sin \left(100 \pi t-\frac{2 \pi}{3}\right)


1. Associer à chaque courbe la tension correspondante.

Placeholder pour Graphique montrant trois ondes sinusoïdales de tension en fonction du temps.Graphique montrant trois ondes sinusoïdales de tension en fonction du temps.


2. Tracer les vecteurs de Fresnel de ces trois tensions dans un même repère.
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3. Quelle est la somme de ces trois tensions ?

Placeholder pour Schéma illustrant la décomposition d'un signal périodique en sinusoïdes de fréquences différentes.Schéma illustrant la décomposition d'un signal périodique en sinusoïdes de fréquences différentes.
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Exercice 14
On a représenté ci‑dessous le schéma électrique d'une maille.

Placeholder pour Schéma électrique: maille avec 4 composants (D1, D2, D3, D4) et 4 entrées (u1(t) à u4(t)).Schéma électrique: maille avec 4 composants (D1, D2, D3, D4) et 4 entrées (u1(t) à u4(t)).

On considère que {u_{1}(t)=6 \sin \left(314 t+\frac{\pi}{3}\right)}, {u_{2}(t)=8 \sin \left(314 t-\frac{\pi}{6}\right)} et {u_{3}(t)=10 \sin \left(314 t+\frac{3 \pi}{4}\right)}.

Déterminer la tension u_4(t) par la méthode des vecteurs de Fresnel.
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Exercice 15
Résoudre les équations suivantes en donnant, lorsque c'est possible, les solutions exactes et les solutions numériques approchées à 0,1 près en radian.

1. \sin (x)=\frac{\sqrt{3}}{2} sur ]-\pi \: ; \pi].

2. \cos (x)=\frac{1}{2} sur ]-\pi \: ; \pi].

3. 2\sin (x)=-1 sur ]-\pi \: ; \pi].

4. 2\cos (x)=\sqrt{3} sur ]-\pi \: ; \pi].

5. \sin (\pi x + \frac{2 \pi}{3})=1 sur [-1 \: ; 1].

6. 2 \sin \left(x-\frac{\pi}{3}\right)=\sqrt{3} sur ]-\pi \: ; \pi].
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