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57
En SES
Calculatrice
[Chercher.]
Un couple contracte un prêt d'un montant de 20 000 €
au taux de 6 % par an. Le couple choisi le nombre d'années
t pendant lequel il souhaite rembourser ce prêt.
On suppose que t > 0. On admet que la somme totale à
rembourser après t années est donnée par la fonction
\text{S} définie pour tout t > 0 par \mathrm{S}(t)=20 \, 000 \times 1{,}06^{t}. Comme il y a 12 mois dans l'année, le montant à rembourser
chaque mois sera donc défini par la fonction \text{M} pour tout t > 0 par \mathrm{M}(t)=\dfrac{\mathrm{S}(t)}{12 t}.
1. Pour chaque fonction :
a. tracer sa courbe représentative sur
]0\:; 40] en choisissant la bonne fenêtre graphique ;
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b. conjecturer le tableau de variations sur ]0 \:; 40].
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2. Si le couple souhaite payer le moins possible chaque
mois, sur combien d'années doit-il emprunter ? Quelle
sera alors la somme totale à rembourser ?
3.a. Encadrer t tel que \mathrm{S}(t) \in[30\,000 \:; 40\,000].
b. Pour ces valeurs de t, en déduire alors un encadrement de \text{M}(t).
4. Un couple a un budget maximum de 300 € par mois :
a. Résoudre \text{M}(t) \leqslant 300 puis encadrer \text{S}(t).
b. Pourquoi, en pratique, t \in[10 \: ; 17] ? Encadrer alors
\text{S}(t) .
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58
[Modéliser.]
L'unité de longueur est le centimètre. \text{ABC} est un
triangle tel que \text{AB} = 8 . On appelle \text{J} le milieu de
[\text{BC}] et \text{K} celui de [\text{AC}] . Les droites (\text{AJ}) et (\text{BK}) sont sécantes en \text{G}.\text{M} est un point mobile sur [\text{AB}] .
La droite (\text{GM}) coupe un autre côté du triangle en \text{N}.
On note x = \text{AM} avec x \in[0\:; 8].
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Les fonctions m : x \mapsto \mathrm{GM} et n : x \mapsto \mathrm{GN} sont représentées
dans le repère orthogonal ci-dessous.
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1. Dresser le tableau de variations de m et de n sur l'intervalle [0\:; 8].
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2. Résoudre graphiquement et interpréter n(x) = m(x) puis n(x) > m(x).
3. Comment peut-on déduire des questions précédentes
les solutions de n(x) \lt m(x) ?
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59
[Modéliser.]
On considère une roue de centre \text{C} et un rayon [\text{CM}].
Le point \text{M} décrit une courbe appelée cycloïde, dessinée en rouge dans le schéma ci-dessous.
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On note f la fonction ainsi représentée dans le repère orthonormé ci-dessous :
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1. Quel est le rayon du cercle ? En déduire le périmètre
du cercle puis l'ensemble de définition de f.
2. Tracer le tableau de variations de f sur son ensemble de définition.
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3. Pour quelles valeurs de x le point \text{M} se situe-t-il au-dessus de la trajectoire [\text{AB}] décrite par le centre de la roue ? Préciser l'inéquation résolue.
4. Quelle est la courbe décrite par le point \text{M} si la roue continue d'avancer après le point \text{B} ?
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60
[Chercher.]
Un hangar a une forme rectangulaire \text{ABCD} avec \text{AB} = 100 m et \text{BC} = 200 m.
Pour surveiller ce hangar, on place une caméra au point
\text{M}, milieu de [\text{AD}] . Son angle de vision est de 30°.
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On note x l'angle, en degré, balayé par son axe de
vision (\text{MN}) lors de la rotation de la caméra.
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Dans un repère orthogonal, on trace la courbe représentative
de l'aire \text{S} du hangar observable en fonction de
x \in[0 \:; 180] (en bleu sur les dessins précédents).
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1.a. Tracer le tableau de variations de \text{S} sur [0\:; 180] .
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b. Pour quels angles la fonction atteint-elle ses extremums
? Préciser les points N correspondants.
2.a. Pour quels angles la caméra a-t-elle un angle de
vision de moins de 30° ?
b. Quelle est l'image de 15° ? En quels angles a-t-on la
même aire ?
c. Quel est le minimum de \text{S} sur l'intervalle [15\:; 165]\:?
Situer le point \text{N} correspondant.
3. Calculer l'aire de \text{ABCD} .
4. Pour quels angles la caméra balaye-t-elle plus de 20 % de l'aire du hangar ? Moins de 15 % ?
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61
[Chercher.]
Solal part de son domicile situé en \text{O} pour se rendre
à son bureau \text{E} situé à 6 km. On note x la distance
parcourue par Solal sur la route durant son trajet. Deux
antennes-relais \text{A} et \text{B} de son opérateur téléphonique
sont situées à 1,2 km et 1 km de part et d'autre de la
route (perpendiculairement aux points \text{C} et \text{D}).
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Le but est d'étudier les zones dans lesquelles Solal
pourra recevoir du réseau téléphonique.
On suppose que \text{OC} = \text{CD} = \text{DE} = 2 km. La position de
Solal sur la route est représentée par le point \text{P}.
Pour étudier l'intensité du signal reçu grâce aux
antennes \text{A} et \text{B} , on considère les fonctions f et g
définies sur \text{I} = [0\:; 6] par f(x)=\dfrac{10}{\mathrm{AP}^{2}} pour l'antenne \text{A} et par g(x)=\dfrac{10}{\mathrm{BP}^{2}} pour l'antenne \text{B}.
1. Montrer que, pour tout x \in \text{I},f(x)=\dfrac{10}{1{,}44+(2-x)^{2}} et g(x)=\dfrac{10}{1+(4-x)^{2}}.
2. On a tracé les courbes représentatives des fonctions
f et g dans un même repère.
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a. Tracer le tableau de variations de f et de g sur \text{I}.
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b. Préciser les valeurs de x maximisant f puis g :
pouvait-on trouver ces résultats par des considérations
géométriques ?
3. Sachant que le mobile capte le signal de l'antenne
qui émet la plus grande intensité : préciser, suivant les
valeurs de x, l'antenne qui sera captée par le mobile
(en précisant les inéquations correspondantes).
4. En réalité, le réseau est reçu par le mobile lorsque l'intensité du signal est supérieure ou égale à 4. a. Pour l'antenne \text{A} : quelle inéquation concernant
f(x) cela revient-il à résoudre ? Préciser les valeurs de
x correspondantes.
b. Répondre à la question précédente pour l'antenne \text{B}.
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62
Calculatrice
[Chercher.]
Un élève a représenté les fonctions suivantes grâce à
sa calculatrice graphique, en effectuant les réglages
indiqués ci-après.
On précise l'expression de ces fonctions.
h(x)=-9 x^{4}+x^{3}
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i(x)=1{,}54 x+\sqrt{\dfrac{1}{x}-1} (fonction définie sur ]0\:; 1])
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1. À partir de ces représentations graphiques, conjecturer
puis tracer les tableaux de variations de ces
différentes fonctions.
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2. Pour la fonction h , on a changé la fenêtre graphique
et on a obtenu la courbe ci-dessous.
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Rectifier le tableau de variations de h en conséquence.
Comment expliquer les différences d'un réglage à l'autre ?
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3.
Défi
En réalité, comme pour la fonction h , les variations
de la fonction i ne sont pas correctement visibles
avec la fenêtre graphique choisie.
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Trouver un réglage avec lequel on peut observer les variations ci-dessus.
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63
[Modéliser.]
Un segment [\text{AB}] de longueur égale à 6 glisse le long
de deux axes perpendiculaires sécants en \text{O} .\text{C} et \text{D} sont les points de [\text{AB}] tels que \text{AD} = 1 et \text{BC} = 2 .
On note x la longueur \text{OA} : ainsi, x \in[0\: ; 6].
Les fonctions f,g,h et p associent à chaque valeur
de x \in[0\:; 6] respectivement les longueurs \text{OC}, \text{OD} et \text{CD} et le périmètre \text{P} du triangle \text{OCD}.
On a tracé dans un repère les courbes représentatives
de f , g , h et p .
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1. Dresser les tableaux de variations de ces quatre fonctions
sur [0\:; 6].
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2.a. Déterminer \text{OC} ; \text{OD} ; \text{CD} et \text{P} lorsque x = 2 .
b. Déterminer \text{OD} ; \text{CD} et \text{P} lorsque \text{OC} = 3{,}6 .
c. Le périmètre est égal à 9 : déterminer \text{OC} ; \text{OD} et \text{CD}.
3.a. Déterminer les valeurs de x pour lesquelles \text{OCD}
est isocèle puis préciser les dimensions des triangles
correspondants.
b.\text{OCD} peut-il être équilatéral ? Justifier.
c. Préciser, suivant les valeurs de x , le plus petit puis le
plus grand des côtés du triangle \text{OCD} .
d. Pourquoi peut-on affirmer que \text{OCD} ne peut pas être
rectangle en \text{O}\: ?
4. En modifiant la fenêtre graphique de la courbe de p, on a obtenu le graphique suivant.
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a. Modifier le tableau de variations de p en conséquence.
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b. Déterminer x tel que p(x) > 10.
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Club de Maths
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64
Défi
Un point mobile \text{F} part d'un point \text{A} et fait le tour
d'un rectangle de centre \text{O} . On note x la distance
parcourue par \text{F} depuis \text{A} et d(x) la distance \text{OF}.
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Préciser, uniquement grâce à la courbe représentative
de d ci-après et en justifiant la démarche :
1. la longueur des diagonales et des côtés ;
2. le rayon des cercles de centre \text{O} et tangents à
au moins un des côtés ; préciser alors si ces cercles
coupent les autres côtés ;
3. les rayons des cercles de centre \text{O}:
strictement à l'intérieur du rectangle ;
encerclant strictement le rectangle ;
coupant les 4 côtés du rectangle.
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65
Énigme
On considère un triangle \text{ABC} tel que \text{AB} = 8\: ;\text{BC} = 10\:;\text{CA} = 6 .\text{O} est le milieu de [\text{BC}].
Un point mobile \text{D} part de \text{A} et se déplace le long
des côtés de \text{ABC}. On note x la longueur de son
déplacement.
Dresser de façon exacte le tableau de variations de
la fonction f : x \mapsto \mathrm{OD}.
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66
Casse-tête
Un professeur a demandé à ses élèves de mesurer
sur un demi-cercle de centre \text{C} et de diamètre
\text{AB} = 4 les longueurs \text{AM} et \text{IM} en fonction de x=\widehat{\mathrm{AIM}} (en degrés) où \text{I} est le milieu du rayon
[\text{CS}] perpendiculaire à (\text{AB}) ; puis de tracer la
courbe représentative des fonctions f et g
correspondantes.
Le lendemain, il donne une interrogation surprise et
Nathalie n'a pas fait son travail !
L'aider à répondre aux questions posées.
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1.a. Sur quel intervalle les fonctions f et g sont-elles définies ?
b. Dresser leur tableau de variations.
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2. Indiquer, suivant les valeurs de k , le nombre de solutions de : a.f(x)=k
b.g(x)=k
3.a. Justifier que f(x) = g(x) admet une unique
solution que l'on notera x_{0}.
b. Résoudre f(x) \lt g(x) puis f(x) >g(x).
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