Bac STI2D et STL spé SPCL Polynésie 2018
4 points exercice 1
Partie A
=-\infty})
La réponse
a. n'est pas correcte car
=0\neq1)
La réponse
c. n'est pas correcte car
=+\infty\neq-\infty})
La réponse
d. n'est pas correcte car
=\cos(3t)+\sin(3t))
Soit

un réel donné non nul.
Les fonctions
g solutions de l'équation différentielle

sont définies par
=\alpha\cos(\omega t)+\beta\sin(\omega t))
avec

et

des constantes réelles.
Donc les fonctions
g solutions de l'équation différentielle

sont définies par
=\alpha\cos(3t)+\beta\sin(3t))
avec

et

des constantes réelles.
=1\Longleftrightarrow\alpha\cos(3\times0)+\beta\sin(3\times0)=1 \\\phantom{\text{Or }\ g(0)=1}\Longleftrightarrow\alpha\cos0+\beta\sin0=1 \\\phantom{\text{Or }\ g(0)=1}\Longleftrightarrow\alpha\times1+\beta\times0=1 \\\phantom{\text{Or }\ g(0)=1}\Longleftrightarrow\boxed{\alpha=1})
D'où les fonctions
g solutions de l'équation différentielle

vérifiant la relation
g (0) = 1 sont définies par
=\cos(3t)+\beta\sin(3t))
avec

une constante réelle.
Par conséquent,
une solution
g de l'équation différentielle

vérifiant la relation
g (0) = 1 est définie par
Partie B
\times\text{i}}{\text{i}\times\text{i}}=\dfrac{\text{i}\sqrt{2}+\text{i}^2\sqrt{2}}{\text{i}^2}=\dfrac{\text{i}\sqrt{2}-\sqrt{2}}{-1}=-\text{i}\sqrt{2}+\sqrt{2} \\\\\Longrightarrow\boxed{z_A=\sqrt{2}-\text{i}\sqrt{2}})
D'où l'affirmation 1 est
vraie.

Nous savons que

.
\times \text{e}^{-\text{i}\frac{\pi}{6}} \\\phantom{\text{Donc }\ z_C}=2\times\text{e}^{-\text{i}\frac{\pi}{2}}\times \text{e}^{-\text{i}\frac{\pi}{6}} \\\phantom{\text{Donc }\ z_C}=2\times\text{e}^{-\text{i}\frac{\pi}{2}-\text{i}\frac{\pi}{6}} \\\phantom{\text{Donc }\ z_C}=2\times\text{e}^{-\text{i}\frac{2\pi}{3}})
Par conséquent, un argument de
z C est

.
D'où l'affirmation 2 est
fausse.
^2+(\sqrt{2})^2}=\sqrt{2+2}=\sqrt{4}=2\\\\|z_B|={\blue{2}}\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \\\\|z_C|={\red{2}}\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \end{matrix}\right.\ \ \Longrightarrow\boxed{|z_A|=|z_B|=|z_C|=2})
Nous en déduisons que

Par conséquent, les points
A, B et
C sont sur un même cercle de centre
O .
D'où l'affirmation 3 est
vraie.
![\bullet\ {\mathbf{Affirmation\ 4 :\ }O\ \text{est le milieu du segment }[BC]\ \ \longrightarrow\blue{\mathbf{AFFIRMATION\ VRAIE}](https://latex.ilemaths.net/latex-0.tex?\bullet\ {\mathbf{Affirmation\ 4 :\ }O\ \text{est le milieu du segment }[BC]\ \ \longrightarrow\blue{\mathbf{AFFIRMATION\ VRAIE})
Le point
O est le milieu de [
BC ]

les affixes
zB et
zC sont opposées.

|
zB | = |
zC | et arg(
zB ) =

+ arg(
zC )
![\text{Or }\ \boxed{|z_B|=|z_C|=2}\ \ \ \ (\text{voir affirmation 3)} \\\\\phantom{\text{Or }\ }\left\lbrace\begin{matrix}z_B=2\,\text{e}^{\text{i}{\blue{\frac{\pi}{3}}}}\ \ \ \ \ \\\\z_C=2\,\text{e}^{-\text{i}{\red{\frac{2\pi}{3}}}}\end{matrix}\right.\ \ \Longrightarrow\left\lbrace\begin{matrix}\arg(z_B)={\blue{\dfrac{\pi}{3}}}\\\\\arg(z_C)={\red{-\dfrac{2\pi}{3}}}\end{matrix}\right.\ \ \Longrightarrow\boxed{\arg(z_B)=\pi+\arg(z_C)}\ \ \ [\text{car }\dfrac{\pi}{3}=\pi+(-\dfrac{2\pi}{3})]](https://latex.ilemaths.net/latex-0.tex?\text{Or }\ \boxed{|z_B|=|z_C|=2}\ \ \ \ (\text{voir affirmation 3)} \\\\\phantom{\text{Or }\ }\left\lbrace\begin{matrix}z_B=2\,\text{e}^{\text{i}{\blue{\frac{\pi}{3}}}}\ \ \ \ \ \\\\z_C=2\,\text{e}^{-\text{i}{\red{\frac{2\pi}{3}}}}\end{matrix}\right.\ \ \Longrightarrow\left\lbrace\begin{matrix}\arg(z_B)={\blue{\dfrac{\pi}{3}}}\\\\\arg(z_C)={\red{-\dfrac{2\pi}{3}}}\end{matrix}\right.\ \ \Longrightarrow\boxed{\arg(z_B)=\pi+\arg(z_C)}\ \ \ [\text{car }\dfrac{\pi}{3}=\pi+(-\dfrac{2\pi}{3})] )
Puisque |
zB | = |
zC | et arg(
zB ) =

+ arg(
zC ), nous avons montré que les affixes
zA et
zB sont opposées et par conséquent que le point
O est le milieu de [
BC ].
D'où l'affirmation 4 est
vraie.
6 points exercice 2
Partie A
1. Pourcentage d'augmentation :

D'où
le pourcentage d'augmentation, entre le 31 décembre 2015 et le 31 décembre 2016, du nombre de véhicules "100 % électrique" immatriculés en France est d'environ 42 % (arrondi à 1 %).
On suppose qu'à partir de l'année 2017, l'augmentation annuelle de véhicules "100 % électrique" immatriculés en France sera constante et égale à 40 %.
2. a) Le nombre de véhicules "100 % électrique" en France au 31 décembre 2017 correspond à
u 1.
Une augmentation de 40 % correspond à un coefficient multiplicateur de 1 + 0,4 = 1,4.

Donc
nous pouvons estimer à 130 340 le nombre de véhicules "100 % électrique" en France au 31 décembre 2017.
2. b) Le nombre de véhicules "100 % électrique" en France au 31 décembre de l'année 2016 + (
n +1) s'obtient en multipliant par 1,4 le nombre de véhicules "100 % électrique" en France au 31 décembre de l'année 2016 +
n.
Nous obtenons ainsi la relation

Par conséquent,
la suite (un ) est une suite géométrique de raison q = 1,4 et dont le premier terme
est u 0 = 93 100.
2. c) Calculons le terme général
un de cette suite géométrique.
^{n}\Longrightarrow\boxed{u_n=93\,100\times1,4^{n}})
L'indice
n correspondant à l'année 2020 est 4 car 2020 = 2016 + 4.

Donc le nombre de véhicules "100 % électrique" en France au 31 décembre 2020 peut être estimé
à environ 357 653.
Puisque 357 653 est supérieur à 350 000,
l'affirmation de l'association Avere-France figurant à la fin de l'article est validée par le modèle proposé.
3. a) Algorithme complété :
3. b) Nous souhaitons estimer l'année au cours de laquelle le nombre de véhicules "100 % électrique" immatriculés en France dépassera 1 000 000 avec ce modèle.
Il convient donc d'
afficher la valeur de la variable n .
3. c) Tableau reprenant les valeurs successives prises par les variables
n et
u jusqu'à l'arrêt de l'algorithme.

La valeur de la variable
n à la fin de l'exécution de l'algorithme est
n = 8.
Nous aurions pu également trouver cette valeur de
n en déterminant le plus petit entier
n à partir
duquel
un > 1 000 000.
>\ln\left(\dfrac{1\,000\,000}{93\,100}\right) \\\\\phantom{u_n>1\,000\,000}\Longleftrightarrow n\times\ln(1,4)>\ln\left(\dfrac{1\,000\,000}{93\,100}\right) \\\\\phantom{u_n>1\,000\,000}\Longleftrightarrow n\ {\red{>}}\ \dfrac{\ln\left(\dfrac{1\,000\,000}{93\,100}\right) }{\ln(1,4)}\\\frac{}{}\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \text{(Maintien du sens de l'inégalité car }\ln(1,4)>0) \\\\\text{Or }\ \dfrac{\ln\left(\dfrac{1\,000\,000}{93\,100}\right)}{\ln(1,4)}\approx7,0558)
D'où, le plus petit entier
n à partir duquel
un > 1 000 000 est
n = 8.
Par conséquent,
la valeur de la variable n à la fin de l'exécution de l'algorithme est n = 8.
3. d) Puisque 2016 + 8 = 2024,
selon ce modèle, le nombre de véhicules "100 % électrique" immatriculés en France dépassera 1 000 000 en 2024.
Partie B
1. La variable aléatoire
T qui, à une batterie Lithium-Ion prélevée au hasard dans le stock de l'usine, associe sa durée de vie, exprimée en années, suit la loi exponentielle de paramètre

.
=\dfrac{1}{\lambda}.})
Or la durée de vie moyenne d'une telle batterie s'élève à 7 ans.
Nous en déduisons que

, soit que
2. Pour la suite, nous prendrons
2. a) La loi exponentielle de paramètre

sur [0 ; +

[ a pour densité la fonction
f définie sur [0 ; +

[ par
=\lambda\text{e}^{-\lambda t}})
, où

est un réel strictement positif.
Donc la variable aléatoire
T suit la loi exponentielle de paramètre

= 0,143 qui a pour densité la fonction
f définie sur [0 ; +

[ par
=0,143\text{e}^{-0,143 t}.})
Nous devons calculer P(
T 
8).
2. b) Nous devons calculer P(
T 
4).
Signification dans le contexte de l'exercice :
0,75 représente la probabilité qu'une batterie Lithium-Ion dure
plus de deux ans.
4 points exercice 3
Partie A
1. a) Nous renouvelons 75 fois de manière indépendante et identique le choix aléatoire d'un ascenseur.
Lors de chaque choix, deux issues sont possibles :
le "succès" (l'ascenseur est en panne) de probabilité
p = 0,08
l'"échec" (l'ascenseur fonctionne) de probabilité 1 -
p = 1 - 0,08 = 0,92.
Donc
la variable aléatoire X suit une loi binomiale de paramètres n = 75 et p = 0,08.
1. b) Nous devons calculer
P (
X = 5).
Avec l'aide de la calculatrice, nous obtenons :
=\begin{pmatrix}75\\5\end{pmatrix}\times0,08^5\times(1-0,08)^{75-5} \\\\\phantom{P(X=5)}=\begin{pmatrix}75\\5\end{pmatrix}\times0,08^5\times0,92^{70} \\\\\phantom{P(X=5)}\approx0,165)
D'où
la probabilité que 5 ascenseurs tombent en panne un jour donné est environ égale à 0,165.
1. c) Nous devons calculer
P (
X 
5).
![P(X\ge5)=1-P(X<5) \\\\\phantom{P(X\ge5)}=1-[P(X=0)+P(X=1)+P(X=2)+P(X=3)+P(X=4)] \\\\\phantom{P(X\ge5)}=1-\begin{pmatrix}75\\0\end{pmatrix}\times0,08^0\times0,92^{75}-\begin{pmatrix}75\\1\end{pmatrix}\times0,08^1\times0,92^{74}-\begin{pmatrix}75\\2\end{pmatrix}\times0,08^2\times0,92^{73}\\\phantom{P(X=5)}-\begin{pmatrix}75\\3\end{pmatrix}\times0,08^3\times0,92^{72}-\begin{pmatrix}75\\4\end{pmatrix}\times0,08^4\times0,92^{71} \\\\\phantom{P(X\le5)}\approx0,726](https://latex.ilemaths.net/latex-0.tex?P(X\ge5)=1-P(X<5) \\\\\phantom{P(X\ge5)}=1-[P(X=0)+P(X=1)+P(X=2)+P(X=3)+P(X=4)] \\\\\phantom{P(X\ge5)}=1-\begin{pmatrix}75\\0\end{pmatrix}\times0,08^0\times0,92^{75}-\begin{pmatrix}75\\1\end{pmatrix}\times0,08^1\times0,92^{74}-\begin{pmatrix}75\\2\end{pmatrix}\times0,08^2\times0,92^{73}\\\phantom{P(X=5)}-\begin{pmatrix}75\\3\end{pmatrix}\times0,08^3\times0,92^{72}-\begin{pmatrix}75\\4\end{pmatrix}\times0,08^4\times0,92^{71} \\\\\phantom{P(X\le5)}\approx0,726)
D'où
la probabilité qu'au moins 5 ascenseurs tombent en panne un jour donné est environ égale à 0,726.
1. d) E(
X ) =
np = 75

0,08 = 6.
L'espérance mathématique de la variable aléatoire X est égale à 6.
2. a) Nous devons calculer
P (5
Y 
10).
A l'aide de la calculatrice, nous obtenons :
\approx0,62054367.)
En arrondissant le résultat à 10
-3,
\approx0,621})
Par conséquent,
la probabilité d'obtenir entre 5 et 10 ascenseurs en panne un jour donné est environ égale à 0,621.
2. b.) La variable aléatoire
Y suit la loi normale d'espérance

= 6.
Nous savons alors que
=P(6\le Y\le10)+P(Y\ge10) \\\\\Longrightarrow P(Y\ge10)=P(Y\ge6)-P(6\le Y\le10) \\\phantom{\Longrightarrow P(Y\ge10)}=0,5-P(6\le Y\le10) \\\phantom{\Longrightarrow P(Y\ge10)}\approx0,5-0,456\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ (\text{par la calculatrice, nous obtenons }\ P(6\le Y\le10)\approx0,456) \\\\\Longrightarrow\boxed{P(Y\ge10)\approx0,044})
Par conséquent,
la probabilité d'obtenir plus de 10 ascenseurs en panne un jour donné est environ égale à 0,044.
Partie B
75 ascenseurs sont contrôlés chaque jour pendant 30 jours.
Donc sur un période de 30 jours, nous pouvons considérer que le nombre d'ascenseurs contrôlés
est
n = 30

75 = 2250.
Déterminons un intervalle de fluctuation asymptotique
I2250 au seuil de 95 % de la fréquence des pannes dans cet échantillon de 2250 ascenseurs.
Les conditions d'utilisation de l'intervalle de fluctuation sont remplies.
En effet,
= 2250\times(1-0,08)= 2250\times0,92=2070>5 \end{array})
Donc un intervalle de fluctuation asymptotique
I2250 au seuil de 95% est :
![I_{2250}=\left[0,08-1,96\sqrt{\dfrac{0,08 (1-0,08)}{2250}};0,08+1,96\sqrt{\dfrac{0,08 (1-0,08)}{2250}}\right]\\\\\Longrightarrow\boxed{I_{2250}\approx[0,069;0,091]}](https://latex.ilemaths.net/latex-0.tex?I_{2250}=\left[0,08-1,96\sqrt{\dfrac{0,08 (1-0,08)}{2250}};0,08+1,96\sqrt{\dfrac{0,08 (1-0,08)}{2250}}\right]\\\\\Longrightarrow\boxed{I_{2250}\approx[0,069;0,091]})
La fréquence observée des pannes est
Nous remarquons que

Par conséquent
au risque de se tromper de 5%, on ne peut pas affirmer que la probabilité qu'un ascenseur tombe en panne un jour donné est 0,08.
6 points exercice 4
Partie A
Par lecture graphique, nous obtenons les résultats suivants :
4. La droite (
d ) passe par les points de coordonnées (0 ; 4) et (0,5 ; 1).
Le coefficient directeur de cette droite (
d ) est égal à
Partie B
1 Résoudre sur

l'équation différentielle (
E ) :
y' + 2
y = 2.
La solution générale d'une équation différentielle de la forme

est
.)
Or (
E )
y' = -2
y + 2.
Dans ce cas,
a = -2 et
b = 2.
D'où la solution générale de l'équation (
E ) est de la forme

soit
})
Déterminons la solution de (
E ) vérifiant la conditions
f (0) = 4 en remplaçant x par 0 et y par 4 dans la solution générale de (
E ).

Par conséquent,
la fonction représentée dans la partie A est la solution f de l'équation différentielle (E ) vérifiant f (0) = 4 et est définie sur
par
2. a) Montrons par le calcul que
=-\infty\\\\\lim\limits_{X\to-\infty}\text{e}^X=0\ \ \ \ \ \ \end{matrix}\right.\ \ \underset{\text{par composition}}{\Longrightarrow}\ \ \ \lim\limits_{x\to+\infty}\text{e}^{-2x}=0 \\\phantom{\left\lbrace\begin{matrix}\lim\limits_{x\to+\infty}(-2x)=-\infty\\\\\lim\limits_{X\to-\infty}\text{e}^X=0\end{matrix}\right.}\ \ \ \ \ \ \ \ \Longrightarrow\ \ \ \lim\limits_{x\to+\infty}(3\text{e}^{-2x}+1)=3\times0+1 \\\phantom{...................................}\ \ \ \ \ \ \ \Longrightarrow\ \ \ \boxed{\lim\limits_{x\to+\infty}f(x)=1})
b) Etablissons par le calcul le tableau de variation de la fonction
f .
=(3\text{e}^{-2x}+1)' \\\phantom{f'(x)}=3\times(\text{e}^{-2x})'+1' \\\phantom{f'(x)}=3\times(-2x)'\text{e}^{-2x}+0 \\\phantom{f'(x)}=3\times(-2)\text{e}^{-2x} \\\phantom{f'(x)}=-6\text{e}^{-2x} \\\\\text{Or }\ \left\lbrace\begin{matrix}-6<0\\\text{e}^{-2x}>0\end{matrix}\right.\ \ \ \Longrightarrow-6\text{e}^{-2x}<0 \\\phantom{\text{Or }\ \left\lbrace\begin{matrix}-6<0\\\text{e}^{-2x}>0\end{matrix}\right.\ \ \ }\Longrightarrow f'(x)<0 \\\phantom{\text{Or }\ \left\lbrace\begin{matrix}-6<0\\\text{e}^{-2x}>0\end{matrix}\right.\ \ \ }\Longrightarrow\boxed{{\red{f\ \text{est décroissante sur }\R}}})
De plus nous obtenons :
=+\infty\\\\\lim\limits_{X\to+\infty}\text{e}^X=+\infty\ \ \ \ \ \ \end{matrix}\right.\ \ \underset{\text{par composition}}{\Longrightarrow}\ \ \ \lim\limits_{x\to-\infty}\text{e}^{-2x}=+\infty \\\phantom{\left\lbrace\begin{matrix}\lim\limits_{x\to-\infty}(-2x)=-\infty\\\\\lim\limits_{X\to-\infty}\text{e}^X=0\end{matrix}\right.}\ \ \ \ \ \ \ \ \Longrightarrow\ \ \ \lim\limits_{x\to-\infty}(3\text{e}^{-2x}+1)=+\infty\\\phantom{...................................}\ \ \ \ \ \ \ \Longrightarrow\ \ \ \boxed{{\red{\lim\limits_{x\to-\infty}f(x)=+\infty}}})
Enfin, nous avons montré dans la réponse 2a) que
=1}}})
D'où le tableau de variation de
f identique au tableau trouvé à la 3ème question de la
partie A :
Partie C
)^2\,dx \\\phantom{{\red{2.\ }}\ V}\overset{.}{=\pi\times\int\limits_0^4(9\,\text{e}^{-4x}+6\,\text{e}^{-2x}+1)\,dx})
Or une primitive de la fonction définie sur

par

est la fonction
F définie sur

par
=9\,\times\dfrac{\text{e}^{-4x}}{-4}+6\,\times\dfrac{\text{e}^{-2x}}{-2}+x,)
soit par
=-\dfrac{9}{4}\,\text{e}^{-4x}-3\,\text{e}^{-2x}+x}})
Dès lors,
3. Nous désirons remplir ce vase aux deux tiers du volume avec du sable coloré:

Calculons le nombre de sacs de 3 dm³ correspondant à un volume de 19,37 dm³ :

Nous en déduisons qu'
il faudra acheter 7 sacs de sable pour remplir ce vase aux deux tiers.