Fiche de mathématiques
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Bac Burkina Faso 2024

Séries F1-F2-F3-F4

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Durée : 4 heures

Coefficient : 5


4 points

exercice 1

1. a) Résoudre l'équation différentielle (  E  ):   y' + 2y = 0  .

b) Déterminer la solution   f   de (  E  ) telle que :   f(0) = 1  .

2. Calculer la valeur moyenne de   f   sur l'intervalle [0; 1].

3. Déterminer en fonction de   n   la valeur moyenne de   f   sur l'intervalle [  n  ;   n + 1  ].   n \in \mathbb{N}  .

4. Soit la suite  ( U_n)   définie par :  u_n=\dfrac 12(1-\text e^{-2})\text e^{-2n}  pour tout entier naturel  n .

a) Calculer   U_0   et   U_1  .

b) Montrer que (  U_n  ) est une suite géométrique dont on précisera la raison et le premier terme.

c) Calculer la somme :   S = U_0 + U_1 + U_2 + \cdots + U_q  .

4 points

exercice 2

Dans le plan complexe muni d'un repère orthonormal direct  (O; \overrightarrow{u}, \overrightarrow{v})  d'unité graphique 1 cm, on donne les points  A, B  et  C  d'affixes respectives  z_A = 2i ;  z_B = -3  ;  z_C = -2 - \dfrac{3}{2}i . On considère les polynômes  p  et  g  tels que :

 p(z) = z^3 + \left(5 - \dfrac{1}{2}i\right)z^2 + \left(9 - \dfrac{11}{2}i\right)z + 9 - 12i  et  g(z) = z^2 + (3 - 2i)z - 6i 

1. Écrire sous forme algébrique le nombre complexe  (3 + 2i)^2 .

2. Résoudre dans l'ensemble  \mathbb{C}  des nombres complexes l'équation  g(z) = 0 .

3. a) Développer, réduire et ordonner  \left(z + 2 + \dfrac{3}{2}i\right)g(z) .

b) En déduire l'ensemble des solutions de l'équation  p(z) = 0 .

4. a) Placer les points  A, B  et  C  dans le repère.

b) Calculer  \dfrac{z_{\text{tri}}}{z_{\text{cu}}}  puis donner la nature du triangle  ABC .

5. a) Calculer l'affixe du point  D , image de  A  par la translation de vecteur  \overrightarrow{BC} .

b) Quelle est la nature exacte du quadrilatère  ABCD  ? Justifier.

12 points

probleme

Partie A

Soit   g   la fonction définie sur   [1, +\infty[   par   g(x) = x^2 + 1 - \ln x  .

1. Étudier le sens de variation de   g  .

2. Calculer   g(1)   puis en déduire que, pour   x \in [1, +\infty[  ,   g(x) > 0  .

Partie B

Soit   f   la fonction définie par :

      \begin{cases}      f(x) = x - 1 - e^{x-1} & \text{si } x \in ]-\infty, 1[ \\      f(x) = \dfrac{x^2 - 2x + \ln x}{x} & \text{si } x \in [1, +\infty[      \end{cases}      

On appelle   C   la courbe représentative de   f   dans un repère orthonormé   (O; \vec{i}, \vec{j})   d'unité graphique 2 cm.

1. a) Montrer que l'ensemble de définition   D_f   de   f   est   \mathbb{R}  .

b) Calculer les limites de   f   aux bornes de   D_f  .

2. Étudier la continuité de   f   en   1  .

3. a) Montrer que :

      \forall x \in ]-\infty, 1[, \dfrac{f(x)-f(1)}{x-1} = 1 - \dfrac{e^{x-1}-1}{x-1}      

      \forall x \in [1, +\infty[, \dfrac{f(x)-f(1)}{x-1} = 1 + \dfrac{1}{x}\times\dfrac{ \ln x}{x-1}      

En déduire la dérivabilité de   f   en   1  .

b) Donner une interprétation graphique des résultats de :

      \displaystyle \lim_{x \to 1^-} \left[ \dfrac{f(x)-f(1)}{x-1} \right] \text{ et } \displaystyle \lim_{x \to 1^+} \left[ \dfrac{f(x)-f(1)}{x-1} \right]      

4. a) Montrer que la droite   (D_1)   d'équation   y = x - 1   est une asymptote à   C   en   -\infty  .

b) Montrer que la droite   (D_2)   d'équation   y = x - 2   est une asymptote à   C   en   +\infty  .

5. a) Étudier le sens de variation de   f   sur   ]-\infty, 1]  .

b) Calculer   f'(x)   sur   [1, +\infty[   puis montrer que :   \forall x \in [1, +\infty[  ,   f'(x) = \dfrac{g(x)}{x^2}  .

En déduire le sens de variation de   f  .

c) Dresser le tableau de variation de   f  .

6. a) Montrer que l'équation   f(x) = 0   admet une unique solution   \alpha   telle que   1,6 < \alpha < 1,7  .

b) En déduire le signe de   f(x)   suivant les valeurs de   x  .

7. Tracer   (D_1)  ,   (D_2)  , les demi-tangentes et   C   dans le repère.

8. Montrer que   \ln \alpha = \alpha(2 - \alpha)  .

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