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Étude géométrique

Posté par
Frexs
16-04-25 à 19:58

Le graphique représente la courbe de la fonction f définie par f(x) = 5 - \frac{x^2}{4}  et ses points
d'intersection A et B avec l'axe des abscisses.
A tout point M du segment [OA] on construit le rectangle MNPQ où N est le symétrique de M par
rapport à l'origine et P et Q appartiennent à la courbe de f.

       1) Justifier que l'abscisse m de M appartient à l'intervalle [0 ; 2\sqrt{5}].
       2) Exprimer l'aire a(m) du rectangle MNPQ en fonction de m.
       3) Étudier les variations de la fonction a.
       4) Existe-t-il un rectangle d'aire maximale ?     (*)
       5) Qu'en est-il du périmètre de ce rectangle ?

Étude géométrique

Posté par
Frexs
re : Étude géométrique 16-04-25 à 20:06

je comprend pas la question 1

Posté par
fph67
re : Étude géométrique 16-04-25 à 20:30

Bonsoir,

Par définition, M appartient au segment [OA], donc son abscisse est comprise entre 0 et celle de A  Il suffit de calculer cette dernière pour conclure.  

Posté par
Frexs
re : Étude géométrique 18-04-25 à 15:34

Donc question 1 :
5 - \frac{x^2}{4} = 0
\frac{20 - x^2}{4} = 0
si  x² = 20 alors x = +- 2\sqrt{5}

Posté par
fph67
re : Étude géométrique 18-04-25 à 15:41

On te demande de justifier que l'abscisse m appartient à [0,5). Ta réponse ne justifie donc rien puisque tu calcules les valeurs de x solutions de x²=20.

Posté par
Frexs
re : Étude géométrique 18-04-25 à 16:56

Les point A et B sont les  intersection avec l'abscisse
Donc pour les deux points 5 - \frac{x^2}{4} = 0
On peut donc trouver l'abscisse du point A si on résout l'équation

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Étude géométrique 18-04-25 à 18:05

Bonjour,
@fph67,
Je me permets d'intervenir car j'ai quand même bien l'impression que ce qu'a fait Frexs en résolvant f(x) = 0 est utile.
Par ailleurs,

Citation :
On te demande de justifier que l'abscisse m appartient à [0,5)
Il manque un 2 devant le 5.

@Frexs,
Tu as calculé les abscisses des points A et B.
L'abscisse a du point A est positive d'après le graphique.
Tu connais donc a.
Le point M est sur le segment [OA] ; donc 0 m a.

Posté par
fph67
re : Étude géométrique 18-04-25 à 18:06

Oui, c'est le principe, mais pourquoi ne pas dire que, si M appartient au segment [OA], son abscisse m est comprise entre 0 et l'abscisse de A, soit 25 ?
Cela dit, tu peux passer à la suite.

Posté par
fph67
re : Étude géométrique 18-04-25 à 18:15

@Sylvieg
Je n'ai pas dit que son calcul ne servait à rien, j'ai simplement dit que, tel quel, il ne justifiait rien, sous entendu qu'il fallait compléter la réponse.

Posté par
Frexs
re : Étude géométrique 18-04-25 à 19:12

Pour la question  2 :
Largeur est de  2m et la hauteur est f(m)   = 5 - \frac{m^2}{4}
a(m) =  2*(5-\frac{m^2}{4}) = 10m - \frac{m^3}{2}

Posté par
fph67
re : Étude géométrique 18-04-25 à 19:19

OK, passe à la suite.

Posté par
Frexs
re : Étude géométrique 18-04-25 à 20:37

question  3 :
a(m) = 10m - \frac{m^3}{2}
a'(m) = 10 -  \frac{3m^2}{2}  =   \frac{20 - 3m^2}{2}
a'(m)  = 0 si 20 - 3m²  = 0  donc si    3m²= 20  donc m²  =  \frac{20}{3} ,  m = \sqrt{\frac{20}{3}}  = \frac{2\sqrt{5}}{3}
Donc :
a'(m) est strictement positif sur l'intervalle [ 0 ; \frac{2\sqrt{5}}{3} [
a'(m) est strictement négatif  sur l'intervalle ] \frac{2\sqrt{5}}{3} ; 2\sqrt{5} ]
a'(m) a le même signe que a(m)
Maximum en m =   \frac{2\sqrt{5}}{3}

Posté par
Frexs
re : Étude géométrique 18-04-25 à 20:48

Eurreur de frappe de ma par c'est :
\frac{2\sqrt{15}}{3}
pas
\frac{2\sqrt{5}}{3}

Posté par
fph67
re : Étude géométrique 18-04-25 à 20:49

C'est presque bon, sauf que le 3 reste sous la racine, 2 \sqrt{\frac{5}{3}}.
Par ailleurs, rien ne vaut un "vrai" tableau de variations, comme celui que tu as tracé dans ton exercice précédent.

Bon, pour ce soir, moi, je me déconnecte. Si quelqu'un veut prendre le relais, qu'il n'hésite pas.

Posté par
fph67
re : Étude géométrique 18-04-25 à 20:54

OK, vu ta rectification. Mais tu as le droit de simplifier par 3 pour retomber sur "mon" expression.

Posté par
Leile
re : Étude géométrique 18-04-25 à 20:55

bonjour,
je peux relayer.

Posté par
Frexs
re : Étude géométrique 18-04-25 à 21:00

Bonjour
2\sqrt{\frac{5}{3}} mas l'aire plus simple en effet
Je fairait un tableau de variation après aussi

Question 4 :
Oui il existe un rectangle d'aire maximale
Maximum en m =  \frac{2\sqrt{15}}{3}
a(\frac{2\sqrt{15}}{3})  = 10*\frac{2\sqrt{15}}{3}- \frac{(\frac{2\sqrt{15}}{3})^3}{2} = \frac{40\sqrt{15}}{9} ≈ 17,2
L'aire du rectangle d'aire maximale est de \frac{40\sqrt{15}}{9} ≈ 17,2

Posté par
Leile
re : Étude géométrique 18-04-25 à 21:06

OK pour un maximum    en   m = \frac{2\sqrt{15}}{3}


si tu fais un tableau de variations, il faut le compléter avec la valeur de a(m) en son maximum.
qu'as tu trouvé ?

Posté par
Leile
re : Étude géométrique 18-04-25 à 21:06

messages croisés  !!!

Posté par
Frexs
re : Étude géométrique 18-04-25 à 21:21

Question 5 :
Largeur est de  2m et la hauteur est f(m) =  5 - \frac{m^2}{4}
Le périmètre p(m) c'est 2 fois la hauteur et la largeur
p(m) = 4m + 10 -  \frac{m^2}{2}
p( 2\sqrt{\frac{5}{3}} ) = 8\sqrt{\frac{5}{3}}  + 10  - \frac{(2\sqrt{\frac{5}{3}})^2 }{2}   = 8\sqrt{\frac{5}{3}}  + 10  - \frac{10 }{3} =  8\sqrt{\frac{5}{3}}  +  \frac{20}{3} = \frac{20+8\sqrt{15}}{3}
Le périmètre du rectangle d'aire maximale est  \frac{20+8\sqrt{15}}{3} ≈ 17

Posté par
Leile
re : Étude géométrique 18-04-25 à 21:27

ok pour l'expression de p(m)..
je refais le calcul tranquillement, pour confirmation.

Posté par
Frexs
re : Étude géométrique 18-04-25 à 21:27

Et pour la question 3 voici mon tableau de variation

Étude géométrique

Posté par
Leile
re : Étude géométrique 18-04-25 à 21:34

ça me semble parfait. Tu as d'autres questions ?

Posté par
Frexs
re : Étude géométrique 18-04-25 à 21:40

Pour la justification de la question 1 est ce que ca suffit :
Les point A et B sont les  intersection avec l'axe des abscisses.
Donc pour les deux points :
5 - \frac{x²}{4}  = 0  donc
\frac{20-x²}{4}  = 0
si x² = 20 alors x = +- 2\sqrt{5}
L'abscisse a du point A est positive d'après le graphique. Donc  a = 2\sqrt{5}
Le point M est sur le segment [OA] ; donc 0 ⩽  m ⩽  a.
L'abscisse m de M appartient bien à l'intervalle [0 ; 2 √5].

Posté par
Leile
re : Étude géométrique 18-04-25 à 21:47

oui, c'est correct

Les point A et B sont les  intersection de la courbe avec l'axe des abscisses, et précise que tu appelles   a   l'abscisse de A.

Posté par
Frexs
re : Étude géométrique 18-04-25 à 21:51

Merci

Posté par
Leile
re : Étude géométrique 18-04-25 à 21:57

je t'en prie, bonne soirée

Posté par
fph67
re : Étude géométrique 19-04-25 à 13:33

Bonjour  Frexs,

Tu as traité la question 5 :
5) Qu'en est-il du périmètre de ce rectangle ?

Posté par
Frexs
re : Étude géométrique 19-04-25 à 16:40

Frexs @ 18-04-2025 à 21:21

Question 5 :
Largeur est de  2m et la hauteur est f(m) =  5 - \frac{m^2}{4}
Le périmètre p(m) c'est 2 fois la hauteur et la largeur
p(m) = 4m + 10 -  \frac{m^2}{2}
p( 2\sqrt{\frac{5}{3}} ) = 8\sqrt{\frac{5}{3}}  + 10  - \frac{(2\sqrt{\frac{5}{3}})^2 }{2}   = 8\sqrt{\frac{5}{3}}  + 10  - \frac{10 }{3} =  8\sqrt{\frac{5}{3}}  +  \frac{20}{3} = \frac{20+8\sqrt{15}}{3}
Le périmètre du rectangle d'aire maximale est  \frac{20+8\sqrt{15}}{3} ≈ 17

fph67J'ai répondu a la question 5 ici

Posté par
fph67
re : Étude géométrique 19-04-25 à 18:22

Là, tu as calculé le périmètre lorsque l'aire est maximale. Mais est-ce que la question n'est pas de calculer le périmètre maximal ?

Posté par
Leile
re : Étude géométrique 19-04-25 à 18:36

bonjour fph67,

c'est vrai qu'on peut se poser la question, mais l'énoncé dit :

4) Existe-t-il un rectangle d'aire maximale ?    
5) Qu'en est-il du périmètre de ce rectangle ?

selon moi, on parle bien en question 5, du rectangle d'aire maximale..
Mais   c'est juste mon avis.

Posté par
fph67
re : Étude géométrique 19-04-25 à 18:48

C'est une façon de voir les choses, mais on peut aussi se poser la question de savoir si le périmètre correspondant à l'aire maximale est le périmètre maximal possible.



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