Inscription / Connexion Nouveau Sujet

1 2 +


Niveau première
Partager :

Dm Toboggan (dérivées)

Posté par
JeanEdouard
11-02-17 à 16:56

Bonjour à tous,
Je suis en 1ère SSI et mon professeur de mathématiques m'a donné un DM me posant des problèmes. Je ne vois pas comment le commencer, si vous pouviez m'aider ça me serait très utile.

Énoncé:
On veut réaliser un toboggan pour les enfants, qui se termine en pente douce.
Il doit donc vérifier les conditions suivantes:
(1) Il doit avoir une tangente en A parallèle au sol.
(2) Il doit être tangente au sol au point B.
Dans tout le problème, on considère le plan comme l'indique le croquis ci-contre (Je n'ai pas réussi à vous donner le croquis mais en gros c'est juste un repère avec une courbe en forme de toboggan qui descend).
Les coordonnées du point A sont donc (0;2), celles du point B sont (4;0).
Le but du problème est de trouver des (toutes?) fonctions dont les courbes représentatives ont l'allure du toboggan et vérifient les conditions de l'énoncé.
Indice: commencer avec une fonction polynôme de degré 3

Merci

Posté par
alb12
re : Dm Toboggan (dérivées) 11-02-17 à 17:08

salut,
ecris f(x)=a*x^3+ ....

Posté par
JeanEdouard
re : Dm Toboggan (dérivées) 11-02-17 à 17:53

Tu veux dire ax^3+bx^2+cx+d ?
Mais que faire ensuite avec cette formule

Posté par
alb12
re : Dm Toboggan (dérivées) 11-02-17 à 17:55

oui
A est sur la courbe de f donc ....

Posté par
JeanEdouard
re : Dm Toboggan (dérivées) 11-02-17 à 18:04

Remplacer par les valeurs ?

Posté par
alb12
re : Dm Toboggan (dérivées) 11-02-17 à 18:06

l'image de 0 est ???

Posté par
JeanEdouard
re : Dm Toboggan (dérivées) 11-02-17 à 18:08

C'est 2

Posté par
alb12
re : Dm Toboggan (dérivées) 11-02-17 à 18:10

donc f(0)=2
remplace x par 0 dans f(x)
Qu'obtient-on ?

Posté par
JeanEdouard
re : Dm Toboggan (dérivées) 11-02-17 à 18:13

Tout est multiplié par 0 donc on a plus que d

Posté par
alb12
re : Dm Toboggan (dérivées) 11-02-17 à 18:24

ok d=2
on aussi f(4)=??? on obtient une relation entre a,b,c

Posté par
JeanEdouard
re : Dm Toboggan (dérivées) 11-02-17 à 18:32

On a f(4)=0 en regardant les coordonnées de B

Posté par
alb12
re : Dm Toboggan (dérivées) 11-02-17 à 18:40

on remplace x par 4 et on obtient ....

Posté par
JeanEdouard
re : Dm Toboggan (dérivées) 11-02-17 à 18:44

ax^3+bx^2+cx+d
4^3+4^2+4
84

Posté par
alb12
re : Dm Toboggan (dérivées) 11-02-17 à 18:46

il faut laisser a,b,c qu'on ne connait pas

Posté par
JeanEdouard
re : Dm Toboggan (dérivées) 11-02-17 à 18:49

Oui pardon ça donne
a4^3+b4^2+c4+d

Posté par
alb12
re : Dm Toboggan (dérivées) 11-02-17 à 18:51

d=2 est connu
ok
3 inconnues et une seule equation
il faut chercher 2 autres relations
Relis l'enonce pour les trouver

Posté par
JeanEdouard
re : Dm Toboggan (dérivées) 11-02-17 à 19:04

Tu parles des tangentes // au sol ?

Au passage merci de m'accorder de ton temps

Posté par
alb12
re : Dm Toboggan (dérivées) 11-02-17 à 19:20

oui calcule d'abord f'(x)

Posté par
JeanEdouard
re : Dm Toboggan (dérivées) 11-02-17 à 20:02

Est-ce : a4×3^2 + b4×2 + c×0 + 0 ?
Dans ce cas ce serait égale à 36a + 8b
Mais je doute fortement

Posté par
alb12
re : Dm Toboggan (dérivées) 11-02-17 à 20:11

f'(x)=3*a*x^2+....

Posté par
JeanEdouard
re : Dm Toboggan (dérivées) 11-02-17 à 20:30

Ah oui j'étais totalement à l'ouest

f'(x)= 3ax^2 + 2bx + c + 0

Posté par
alb12
re : Dm Toboggan (dérivées) 11-02-17 à 21:32

ok
essayons de trouver f'(0) et f'(4)

Posté par
JeanEdouard
re : Dm Toboggan (dérivées) 11-02-17 à 21:44

f'(0)= c
f'(4)= 3a×4^2 + 2b×4 + c = 48a + 8b + c

Posté par
alb12
re : Dm Toboggan (dérivées) 11-02-17 à 21:54

oui mais les tangentes sont horizontales
donc ces 2 nombres valent ???

Posté par
JeanEdouard
re : Dm Toboggan (dérivées) 11-02-17 à 21:57

Ils valent 0

Posté par
alb12
re : Dm Toboggan (dérivées) 11-02-17 à 21:58

oui

Posté par
alb12
re : Dm Toboggan (dérivées) 11-02-17 à 21:59

d=2 et c=0
reste à trouver a et b

Posté par
JeanEdouard
re : Dm Toboggan (dérivées) 11-02-17 à 22:02

Génial ! Vous m'aidez énormément merci. Je dois avouer que je n'aurai pas pu faire ceci seul.

Posté par
alb12
re : Dm Toboggan (dérivées) 11-02-17 à 22:06

tu l'as fait quasiment seul
en tout cas je suis sur que tu sauras le refaire seul

Posté par
JeanEdouard
re : Dm Toboggan (dérivées) 11-02-17 à 22:08

Vous êtes modeste.
Le refaire oui ne vos inquiétez pas

Posté par
alb12
re : Dm Toboggan (dérivées) 11-02-17 à 22:29

un peu de pub
le logiciel Xcas repond au pb à conditions de reflechir

f(x):=a*x^3+b*x^2+c*x+d
resoudre([f(0)=2,f(4)=0,f'(0)=0,f'(4)=0],[a,b,c,d])

la derniere commande renvoie [[1/16,-3/8,0,2]]

A toi de trouver ces valeurs par le calcul

Posté par
JeanEdouard
re : Dm Toboggan (dérivées) 11-02-17 à 22:34

Merci encore

Posté par
JeanEdouard
re : Dm Toboggan (dérivées) 13-02-17 à 16:56

Re-bonjour Mr,
J'ai installé votre logiciel Xcas (sur Windows 64 bits) que vous m'avez recommandé. Je suis totalement perdu, je ne sais pas du tout m'en servir. J'ai, pour l'instant, réussi à écrire ma fonction ax^3+bx^+...

Posté par
alb12
re : Dm Toboggan (dérivées) 13-02-17 à 17:39

f(x):=a*x^3+b*x^2+c*x+d // sur la ligne de commande 1 par exemple
resoudre([f(0)=2,f(4)=0,f'(0)=0,f'(4)=0],[a,b,c,d]) // sur la ligne de commande 2

Posté par
JeanEdouard
re : Dm Toboggan (dérivées) 13-02-17 à 17:50

J'ai rempli les 2 premières lignes de commande.
- j'ai écrit le mot résoudre avec mon clavier et il apparaît en marron. Est-ce normal ?
-en dessous de ma deuxième ligne j'ai un cadre bleu avec rien dedans à part des crochets vides il me semble

Posté par
alb12
re : Dm Toboggan (dérivées) 13-02-17 à 18:22

il faut valider chaque ligne dans l'ordre
tu peux detailler

f(x):=a*x^3+b*x^2+c*x+d
f'(x)
f(0)
f(4)
f'(0)
f'(4)
resoudre([f(0)=2,f(4)=0,f'(0)=0,f'(4)=0],[a,b,c,d])

Posté par
JeanEdouard
re : Dm Toboggan (dérivées) 13-02-17 à 18:33

Il me met bien +2 en remplaçant d et 0 à toutes les dérivées

Posté par
alb12
re : Dm Toboggan (dérivées) 13-02-17 à 18:45

je ne comprends pas
essaye ces 8 lignes à valider dans l'ordre
restart
f(x):=a*x^3+b*x^2+c*x+d
f'(x)
f(0)
f(4)
f'(0)
f'(4)
resoudre([f(0)=2,f(4)=0,f'(0)=0,f'(4)=0],[a,b,c,d])

Posté par
JeanEdouard
re : Dm Toboggan (dérivées) 13-02-17 à 19:00

Super merci j'ai recommencé et ça me donne bien le bon résultat à toutes les lignes.
Il me donne également [1/16,-3/8,0,2]

Donc si j'ai bien compris, en remplaçant les variables par ces valeurs ça me donne donc une fonction qui correspondrait aux critères requis.
-Mais comment faire pour en trouver plusieurs(ou toutes) ?

Posté par
alb12
re : Dm Toboggan (dérivées) 13-02-17 à 20:00

il y a une infinite de fonctions qui repondent aux criteres
demande à ton prof ce qu'il faut faire ensuite

Posté par
mathafou Moderateur
re : Dm Toboggan (dérivées) 13-02-17 à 20:08

bonjour,
il n'existe qu'une seule fonction de cette forme f(x) = a*x^3+b*x^2+c*x+d qui, répond aux contraintes et Xcas donne la valeur unique de chacun des coefficients de cette fonction (la valeur, unique, de a, de b, de c, de d)

ces valeurs étant bien entendu les mêmes que celles qu'on a trouvé (ou qu'on aurait dû trouver) à la main.

dans le cadre de cet exo Xcas est donc un moyen (parmi d'autres) de vérifier ses calculs.

en dehors de l'exo, il permet de résoudre le problème en deux coups de cuiller à pot sans se "fader" tous les calculs manuels...

Posté par
JeanEdouard
re : Dm Toboggan (dérivées) 13-02-17 à 20:15

D'accord merci.

Mais je pense qu'il ne m'aidera pas car c'est un DM

Sinon, que faut-il faire varier pour avoir donc une fonction qui change mais correspondant aux critères(je veux dire, garder l'allure qu'elle a sur un graphique mais changer cette allure un tout petit peu).

Posté par
JeanEdouard
re : Dm Toboggan (dérivées) 13-02-17 à 20:19

Bonsoir mathafou,

Oui Xcas est bien plus rapide que nous. Ça fait bizarre de calculer pendant pas mal de temps et d'utiliser ensuite le logiciel qui trouve les valeurs de a,b,c et d  

Posté par
mathafou Moderateur
re : Dm Toboggan (dérivées) 13-02-17 à 20:19

prendre une autre forme que f(x) = a*x^3+b*x^2+c*x+d ...

par exemple avec des exponentielles, des fonctions sinus ou cosinus, un polynôme de degré ≥ 4 etc etc (d'où l'infinité de fonction citées par alb12)

Posté par
JeanEdouard
re : Dm Toboggan (dérivées) 13-02-17 à 20:24

Très bien.
Mais vous pensez que je peux mettre dans mon DM ce que vous avez écrit dans votre précédent message en guise de justification ?

Posté par
mathafou Moderateur
re : Dm Toboggan (dérivées) 13-02-17 à 20:38

vu que l'énoncé (si c'est le vrai mot à mot) ne précise pas du tout la forme de la fonction, oui.
tu commences ton exo par :

on va chercher des fonctions de la forme f(x) = a*x^3+b*x^2+c*x+d
pourquoi ? parce qu'il y a 4 contraintes (les points et les tangentes imposées) donc il faut au moins 4 paramètres.
et ce sera le plus simple pour calculer de prendre une fonction polynome dont la dérivée (pour les tangentes) se calcule facilement.

là tous les calculs déja faits

et tu conclus par :
ce polynome de degré 3 est donc unique
pour d'autres fonctions il faudrait choisir au départ d'autres formes que un polynome de degré 3.

Posté par
JeanEdouard
re : Dm Toboggan (dérivées) 13-02-17 à 20:46

Super ! Vous m'aidez énormément et je ne sais comment vous remercier.
Merci infiniment !!!

Posté par
JeanEdouard
re : Dm Toboggan (dérivées) 14-02-17 à 10:39

Bonjour,
On a donc :
c=0
d=2

On sait que d'après Xcas : a=1/16
b=-3/8

Comment trouver ces valeurs à la main ?

Posté par
alb12
re : Dm Toboggan (dérivées) 14-02-17 à 11:21

il faut resoudre un systeme (2 equations et 2 inconnues a et b)

Posté par
JeanEdouard
re : Dm Toboggan (dérivées) 14-02-17 à 11:25

Oui ça je sais mais je ne trouve pas les 2 équations ...
Je n'en vois qu'une seulement

1 2 +




Vous devez être membre accéder à ce service...

Pas encore inscrit ?

1 compte par personne, multi-compte interdit !

Ou identifiez-vous :


Rester sur la page

Inscription gratuite

Fiches en rapport

parmi 1741 fiches de maths

Désolé, votre version d'Internet Explorer est plus que périmée ! Merci de le mettre à jour ou de télécharger Firefox ou Google Chrome pour utiliser le site. Votre ordinateur vous remerciera !