Baccalauréat Général
Série Scientifique
Nouvelle Calédonie - Session Mars 2012
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Pour les candidats n'ayant pas suivi l'enseignement de spécialité :
Durée de l'épreuve : 4 heures - Coefficient 7
Pour les candidats ayant suivi l'enseignement de spécialité :
Durée de l'épreuve : 4 heures - Coefficient 9
L'utilisation d'une calculatrice est autorisée.
Le sujet est composé de trois exercices indépendants.
Le candidat doit traiter tous les exercices.
La qualité de la rédaction, la clarté et la précision des raisonnements entreront pour une part importante dans l'appréciation des copies.
5 points
exercice 1 - Commun à tous les candidats
Partie A :
On considère le polynôme défini sur par
.
1. Montrer que le nombre complexe est solution de l'équation .
2. a) Déterminer les réels et tels que .
b) En déduire les solutions dans de l'équation .
Partie B :
Le plan complexe est muni d'un repère orthonormé direct . On prendra 2 cm pour unité graphique.
On considère les points A, B, J et K d'affixes respectives :
.
1. Placer les points A, B, J, K sur une figure qui sera complétée au fur et à mesure de l'exercice.
2. Soit L le symétrique du point J par rapport au point K. Montrer que l'affixe de L est égale à .
3. Montrer que les points A, B, J et L appartiennent à un même cercle dont on précisera le centre et le rayon.
4. Soit D le point d'affixe . On considère !a rotation de centre O qui transforme J en D.
a) Déterminer une mesure de l'angle de la rotation .
b) Soit C l'image du point L par la rotation . Déterminer l'affixe du point C.
5. Quelle est la nature du quadrilatère ABCD ? Justifier la réponse.
4 points
exercice 2 - Commun à tous les candidats
On dispose de deux urnes et d'un dé cubique bien équilibré dont les faces sont numérotées de 1 à 6.
L'urne contient trois boules rouges et une boule noire.
L'urne contient trois boules rouges et deux boules noires.
Une partie se déroule de la façon suivante : le joueur lance le dé ; si le résultat est 1, il tire au hasard une boule dans l'urne , sinon il tire au hasard une boule dans l'urne .
On considère les évènements suivants :
: «obtenir 1 en lançant le dé»
: «obtenir une boule noire».
1. a) Construire un arbre pondéré traduisant cette expérience aléatoire.
b) Montrer que la probabilité d'obtenir une boule noire est .
c) Sachant que l'on a tiré une boule noire, calculer la probabilité d'avoir obtenu 1 en lançant le dé.
2. On convient qu'une partie est gagnée lorsque la ·boule obtenue est noire. Une personne joue dix parties indépendantes en remettant, après chaque partie, la boule obtenue dans l'urne d'où elle provient. On note X la variable aléatoire égale au nombre de parties gagnées.
a) Calculer la probabilité de gagner exactement trois parties. On donnera le résultat arrondi au millième.
b) Calculer la probabilité de gagner au moins une partie. On donnera le résultat arrondi au millième.
c) On donne le tableau suivant:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0,0091
0,0637
0,2110
0,4467
0,6943
0,8725
0,9616
0,9922
0,9990
0,9999
Soit un entier compris entre 1 et 10. On considère l'évènement : «la personne gagne au moins parties».
À partir de quelle valeur de la probabilité de cet évènement est-elle inférieure à ?
5 points
exercice 3 - Candidats n'ayant pas choisi l'enseignement de spécialité
VRAI ou FAUX ?
Pour chacun des énoncés suivants, indiquer si la proposition correspondante est vraie ou fausse et proposer une justification de la réponse choisie.
1.Énoncé 1 : Soit une suite non constante de réels.
Pour tout entier , on pose .
Proposition 1 : «On peut choisir la suite telle que la suite converge vers .»
2.Énoncé 2 : Dans le plan complexe d'origine O, on considère, pour tout entier naturel non nul , les points d'affixe .
Proposition 2 : «Les points O, et sont alignés.»
3.Énoncé 3 : On considère une fonction , sa dérivée et son unique primitive s'annulant en . Les représentations graphiques de ces trois fonctions sont données (dans le désordre) par les courbes ci-dessous.
Proposition 3 : «La courbe 3 ci-dessous est la représentation graphique de ».
4.Énoncé 4 : On considère, dans un repère orthonormé de l'espace, le point A(0 ; 0 ; 3) et le plan P d'équation .
Proposition 4 : «La sphère de centre A et de rayon 2 et le plan P sont sécants.»
5.Énoncé 5 : On considère l'équation différentielle (E) : . Parmi les quatre courbes ci-dessous, l'une représente la solution de (E) vérifiant .
Proposition 5 : «La courbe représentative de la solution de (E) vérifiant est la courbe .»
6 points
exercice 4 - Commun à tous les candidats
Soit la fonction définie sur [0 ; 1] par .
On désigne par la courbe représentative de dans le plan muni d'un repère orthogonal .
Soit un nombre réel appartenant à l'intervalle [0 ; 1].
Sur la courbe , tracée en annexe, on a placé les points A et B d'abscisses respectives et 1. On a tracé les segments [OA] et [AB]. On a hachuré la partie du plan délimitée par les segments [OA] et [AB] et la courbe . On a placé les points A et B.
Le but de l'exercice est de déterminer la valeur du nombre réel pour laquelle l'aire de la partie du plan hachurée en annexe est minimale.
Partie A :
1. Montrer que .
2. a) Donner l'aire du triangle OAA' et montrer que l'aire du trapèze ABB'A' est égale à .
b) En déduire que l' aire de la partie du plan hachurée est égale à .
Partie B :
Soit la fonction définie sur [0 ; +[ par
.
1. Soit la fonction dérivée de la fonction . Calculer pour tout réel de [0 ; +[.
Vérifier que la fonction dérivée seconde est définie sur [0 ; +[ par .
2. En déduire les variations de la fonction sur [0 ; +[.
3. Établir que l'équation admet une solution unique dans l'intervalle [0 ; +[.
Déterminer une valeur approchée de à 10-1 près.
4. En déduire les variations de la fonction sur [0 ; +[.
5. En utilisant les réponses aux questions des parties A et B, montrer qu'il existe une valeur de pour laquelle l'aire de la partie du plan hachurée est minimale. Donner cette valeur de .
donc le nombre complexe est solution de l'équation .
2. a) donc
les lignes (1) et (3) donnent : et
vérification : , la ligne (2) est donc vérifiée donc
2. b)
Les solutions dans de l'équation sont donc ; 1 + i et 1 - i.
Partie B :
1.
2. K est le milieu de [JL] donc
donc
L'affixe de L est égale à .
3. , ; et
donc donc les points A, B, J et L appartiennent à un même cercle de centre O et de rayon .
4. a) r est la rotation de centre O qui transforme J en D donc l'angle de la rotation r est
or
Une mesure de l'angle de la rotation r est
4. b) La rotation de centre O d'angle a pour écriture complexe soit
donc l'affixe de C image de L par r est
5. et donc les diagonales du quadrilatère ABCD ont le même milieu O donc le quadrilatère ABCD est un parallélogramme.
donc le triangle ACD est inscrit dans le cercle de centre O de rayon , de diamètre [AC] donc le triangle ACD est rectangle en D donc le parallélogramme ABCD est un rectangle.
AB = |1 - i - (1 + i)| = |- 2 i| = 2
BC = |1 - i - (-1 - i)| = | 2 | = 2 donc le rectangle ABCD a deux côtés consécutifs de même longueur donc est un carré.
exercice 2 - Commun à tous les candidats
1. a)
1. b) La probabilité d'obtenir une boule noire est
1. c)
2. On convient qu'une partie est gagnée lorsque la boule obtenue est noire. Une personne joue dix parties indépendantes en remettant, après chaque partie, la boule obtenue dans l'urne d'où elle provient.
On note X la variable aléatoire égale au nombre de parties gagnées.
On a une succession de 10 parties identiques et indépendantes, chacune d'elles a deux issues :
réussite : la partie est gagnée (la boule obtenue est noire donc )
échec : la partie n'est pas gagnée (la boule obtenue n'est pas noire donc ).
donc la variable aléatoire X égale au nombre de parties gagnées suit une loi binomiale de paramètres
2. a) La probabilité de gagner exactement trois parties est
2. b) La probabilité de gagner au moins une partie est .
2. c)
k
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0,009 1
0,063 7
0,211 0
0,446 7
0,694 3
0,872 5
0,961 6
0,992 2
0,999 0
0,999 9
0,990 9
0,936 3
0,789 0
0,553 3
0,305 7
0,127 5
0,038 4
0,007 8
0,001 0
0,000 1
D'après le tableau, si alors la probabilité l'évènement : « la personne gagne au moins N parties » est inférieure à .
exercice 3 - Candidats n'ayant pas choisi l'enseignement de spécialité
1.VRAI , donc si
alors , la fonction sinus est continue sur
donc
donc la suite converge vers .
2.FAUX M1 est le point d'affixe , M20 est le point d'affixe (40 = 42 - 2 = 3 × 14 - 2)
donc M20 est le point d'affixe donc M20 et M1 sont symétriques par rapport à l'axe des réels.
3.Énoncé 3 : On considère une fonction , sa dérivée et son unique primitive s'annulant en . Les représentations
graphiques de ces trois fonctions sont données (dans le désordre) par les courbes ci-dessous.
Proposition 3 : « La courbe 3 ci-dessous est la représentation graphique de f ». La fonction s'annule en 0 donc sa courbe représentative est soit la courbe 1 soit la courbe 3, de plus étant une primitive de alors .
Si la courbe 3 représente la fonction , alors la courbe 1 représente .
est alors positive sur , or donc est croissante sur ce qui n'est pas le cas de la fonction représentée par la
courbe 1 donc la courbe 3 représente , est alors croissante sur donc sa dérivée est positive sur , donc la
courbe représentative de est la courbe 2 donc par élimination la courbe représentative de est la courbe 1.
4.VRAI La distance du point A au plan P est égale à
Le rayon de la sphère est supérieur à la distance du centre au plan donc la sphère de centre A et de rayon 2 et le plan P sont sécants.
5.Énoncé 5 : On considère l'équation différentielle . Parmi les quatre courbes ci-dessous, l'une représente la solution de (E) vérifiant .
Proposition 5 : « La courbe représentative de la solution de (E) vérifiant y(0) = 0 est la courbe C4. » L'équation différentielle (E) : admet pour solutions les fonctions de la forme .
L'équation différentielle admet pour solutions les fonctions de la forme .
La seule solution telle que est telle que donc est la fonction définie par .
donc donc la courbe représentative de la solution de (E) vérifiant est la courbe C3.
exercice 4 - Commun à tous les candidats
Partie A :
1. Par intégration par parties, en posant
donc
.
2. a) La fonction est positive sur [0 ; 1] donc l'aire du triangle OAA' est égale
L'aire du trapèze ABB'A' est égale à , en développant : l'aire du trapèze ABB'A' est égale à .
2. b) En décomposant l'aire hachurée en une somme de deux aires :
L'aire de la partie du plan hachurée est égale à .
L'aire de la partie du plan hachurée est égale à soit .
Partie B :
Soit la fonction définie sur par .
1. est une constante donc
donc
si
alors donc .
2. La fonction exponentielle est strictement positive sur , donc donc , la fonction est strictement croissante sur .
3. donc et donc soit .
La fonction g' est définie, strictement croissante sur donc ; donc l'équation admet une solution unique dans l'intervalle .
et donc , une valeur approchée de à 10−1 près est 0,6.
4. est strictement croissante sur , et donc si alors et si alors .
5. L'aire de la partie du plan hachurée est égale à soit .
D'après la partie B, la fonction admet un minimum en donc l'aire de la partie du plan hachurée est minimale quand .
Publié par TP/cherchell
le
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Merci à david9333 / Cherchell pour avoir contribué à l'élaboration de cette fiche
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