Fiche de mathématiques
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Bac Tunisie 2024 Mathématiques-

Série Sciences expérimentales

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Durée : 3 heures

Coefficient : 3
4 points

exercice 1

1. On considère dans \mathbb C l'équation (E)~:~ z^2 - 3(\sqrt{3} + \text i)z + 4(1 + \text i\sqrt{3}) = 0.

a) Vérifier que (\sqrt{3} + \text i)^2 = 2 + 2\text i\sqrt{3}.

b) Résoudre l'équation (E).

2. Dans le plan complexe muni d'un repère orthonormé direct (O, \overrightarrow u,\overrightarrow v), on considère les points A, B et D d'affixes respectives z_A = \sqrt{3} + \text i,\; \, z_B = 2z_A et z_D = (1 + \text i)z_A.

Dans la figure 1 de l'annexe ci-jointe, on a placé les points A et B.

a) Vérifier que \dfrac{z_D - z_A}{z_B - z_A} = i.

b) Montrer que BAD est un triangle rectangle et isocèle.

c) Ecrire z_A sous forme exponentielle.

d) Donner alors l'écriture de z_D sous forme exponentielle.

e) Construire le point D.

3. a) Montrer que la fonction x \mapsto \tan x réalise une bijection de \left[ 0, \frac{\pi}{2} \right[ \text{ sur } [0, +\infty].

b) En déduire qu'il existe un unique réel \theta \in \left[ 0, \frac{\pi}{2} \right[ tel que \tan \theta = \frac{1}{2}.

c) Soit E le point d'affixe z_E = 2 + \text i et H son projeté orthogonal sur l'axe (O, \overrightarrow u).

Calculer \dfrac{HE}{OH}.


d) En déduire que z_E = \sqrt{5} e^{\text i\theta}.

4. Soit C le point d'affixe z_C tel que ABCD est un carré.

a) Montrer que z_C = (2 + \text i)z_A.

b) Donner à l'aide de \theta l'écriture exponentielle de z_C.

4 points

exercice 2

Dans une région, 25\% des chevaux sont touchés par une maladie contagieuse.

Un test aide à la détection de cette maladie.

\quad\circ\quad Si le cheval est malade, le test est positif dans 96\% des cas.

\quad\circ\quad Si le cheval n'est pas malade, le test est négatif dans 92\% des cas.

1. On choisit au hasard un cheval de cette région.

On considère les évènements suivants :

M : « Le cheval est malade » et \overline{M} : « Le cheval n'est pas malade ».

T : « Le test est positif » et \overline{T} : « Le test est négatif ».

a) Donner les probabilités p(M), \, p(T/M) et p(\overline{T}/M).

b) Montrer que p(T) = 0,3.

c) Calculer la probabilité que le cheval choisi soit malade sachant que son test est positif.

2. Un fermier de cette région possède un troupeau de 5 chevaux.

Pour dépister la maladie dans ce troupeau, il procède comme suit :

Le fermier choisit au hasard un cheval et effectue le test.

\checkmark\quad Si le cheval est testé positif, le fermier s'arrête de tester et vaccine les 5 chevaux.

\checkmark\quadSi le cheval est testé négatif, le fermier teste un deuxième cheval. Si le deuxième cheval est testé positif, le fermier s'arrête de tester et vaccine les 5 chevaux. Si le deuxième cheval est testé négatif, le fermier teste un troisième cheval et continue à procéder de la même manière jusqu'à ce qu'il obtienne un cheval testé positif, s'il existe.

\checkmark\quad Si les 5 chevaux sont testés négatifs alors ils ne seront pas vaccinés.

Pour un seul cheval, le test de dépistage coûte 10 dinars et le vaccin coûte 40 dinars.

Soit X l'aléa numérique égal à la dépense du fermier en dinars.

a) Calculer p(X = 50).

b) Montrer que p(X = 220) = 0,21.

c) Déterminer la loi de probabilité de X.

7 points

exercice 3

A) On considère la fonction f définie sur \mathbb{R} par f(x) = -\frac{1}{2} e^{2x} + e^x + 2x et on désigne par (C_f) sa courbe dans un repère orthonormé (0, \overrightarrow{i}, \overrightarrow{j}).

1. a) Montrer que \displaystyle\lim_{x \to +\infty} f(x) = -\infty \quad \text{et que} \quad \displaystyle\lim_{x \to +\infty} \dfrac{f(x)}{x} = -\infty.

Interpréter graphiquement.

b) Calculer \displaystyle\lim_{x \to -\infty} f(x) et montrer que la droite  \Delta : y = 2x est une asymptote à (C_f) au voisinage de  -\infty.

c) Étudier la position relative de (C_f) et \Delta.

2. a) Montrer que pour tout réel x, f'(x) = (e^x + 1)(2 - e^x).

b) Dresser le tableau de variation de f.

c) Montrer que l'équation f(x) = 0 admet exactement deux solutions \alpha et \beta telles que

-0,3 < \alpha < -0,2 \quad \text{et} \quad 1,2 < \beta < 1,3.

d) Montrer que pour tout x \in [\alpha, 0], 0 \leq f(x) \leq \dfrac{1}{2} \quad \text{et} \quad 0 \leq \dfrac{f(x)}{1 - f(x)} \leq 1.

3. Dans la figure 2 de l'annexe ci-jointe, on a placé dans le repère (0, \overrightarrow{i}, \overrightarrow{j}) les réels \alpha et \beta.

a) Tracer dans le repère (0, \overrightarrow{i}, \overrightarrow{j}) la courbe (C_f).

b) Calculer l'aire A de la partie du plan limitée par la courbe (C_f) et les droites d'équations respectives y = 0,\; x = 0 et x = \ln 2.

B) 1. On considère la suite (u_n) définie sur \mathbb{N}^* par u_n =\displaystyle \int_{\alpha}^{0} \Big(f(t)\Big)^n dt, , n \in \mathbb{N}^*.

a) Montrer que pour tout n \in \mathbb{N}^*, 0 \leq u_n \leq -\alpha \left( \dfrac{1}{2} \right)^n.

b) En déduire \displaystyle\lim_{n \to +\infty} u_n.

2. Soit (S_n) la suite définie sur \mathbb{N}^* par S_n = \displaystyle\sum_{k=1}^{n} u_k, \, n \in \mathbb{N}^*.

a) Montrer que pour tout n \in \mathbb{N}^*, S_n = \displaystyle\int_{\alpha}^{0} \dfrac{f(t)}{1 - f(t)} \left(1 - \Big(f(t)\Big)^n\right) dt.

b) Montrer que la suite (S_n) est croissante et majorée.

c) Montrer alors que la suite (S_n) converge vers un réel \ell et que 0 \leq \ell < 0,3.

5 points

exercice 4

L'espace est rapporté à un repère orthonormé direct (O; \overrightarrow i,  \overrightarrow j, \overrightarrow k).

On considère les points A(-2, -1, 0)\;,\;B(1, 3, 1)\;,\;C(0,1,1) et I(1, 0, -2). 1. a) Déterminer les composantes du vecteur \overrightarrow{AB} \land \overrightarrow{AC}.

b) En déduire que les points A, B et C déterminent un plan P.

c) Montrer qu'une équation cartésienne de P est 2x - y - 2z + 3 = 0.

2. a) Vérifier que le point I n'appartient pas au plan P.

b) Calculer le volume V du tétraèdre ABCI.

3. a) Déterminer une équation de la sphère (S) de centre I et tangente à P.

b) Justifier que le point H(-1, 1, 0) est le point de contact de (S) et P.

c) Déterminer une représentation paramétrique de la droite (IH).

4. Soit \zeta le cercle du plan P de centre H et tangent à la droite (AC).

a) Montrer que le cercle \zeta est de rayon r = 1.

b) Montrer qu'il existe un point M de la droite (IH), distinct de I, tel que la distance d(M,P) de M à P est égale à 3.

c) En déduire que les deux sphères de centres respectifs M et I et de rayon R = \sqrt{10} coupent P suivant le cercle \zeta.



ANNEXE A RENDRE AVEC LA COPIE




Figure 1

Bac Tunisie 2024 Maths-Sc-experimentales : image 1




Figure 2

Bac Tunisie 2024 Maths-Sc-experimentales : image 2






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