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Niveau terminale
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Exercice sur fonction exponentielle

Posté par
Mebriwen
14-01-17 à 15:40

Bonjour à tous, j'ai un exercice comportant 4 questions que je ne comprend pas je n'y arrive pas vraiment étant donné que en cours nous sommes au milieu du chapitre sur la fonction exponentielle.

Un réservoir contient du sel dissout dans 500 L d'eau. Une saumure s'écoule dans ce réservoir alors qu'au même moment une partie de la solution obtenue s'échappe de ce réservoir de sorte que le volume total de liquide reste constant.
La quantité de sel présent dans le réservoir est une fonction f du temps.
Le temps t étant exprimé en minutes (t supérieur ou égal à 0), f(t) = 90-80e^-t/20

1) Quelle est la quantité de sel à l'instant initial?

Je pense que l'on doit remplacé le t par 0 vue qu'on nous demande l'instant initial ce qui ferait f(0)=90-80e^-0/20 ?

2) Déterminer le sens de variation de f et sa limite en + infini.

Je pense que la fonction est strictement positif en tout cas d'après mon graphique sur ma calculatrice la fonction f(t) est positive sur R .
Est ce que c'est sa je veux savoir si je suis déjà sur le bon chemin ou pas du tout, je mettrais les autres questions en suivant.
Merci à vous.

Posté par
bbjhakan
re : Exercice sur fonction exponentielle 14-01-17 à 15:48

la question 1 il s'agit effectivemznt de f(0)
mais tu peux simplifier ton calcul...
e^(-0/20)=e^0=1

pour la 2), étude de la dérivée et calcul de la limite en +oo

Posté par
Mebriwen
re : Exercice sur fonction exponentielle 14-01-17 à 16:04

Oui effectivement pour la question 1 je n'y avais pas pensé merci

Ok alors pour la 2)

f(0)= 90-80e^0
f'(t)= exp 10?

Posté par
bbjhakan
re : Exercice sur fonction exponentielle 14-01-17 à 16:07

non...

f(0)=90-80e^{-0/20}
 \\ f(0)=90-80e^0
 \\ f(0)=90-80×1
 \\ f(0)=10

Posté par
Mebriwen
re : Exercice sur fonction exponentielle 14-01-17 à 16:12

Hmm donc la dérivé est égal à 0 ?

Posté par
bbjhakan
re : Exercice sur fonction exponentielle 14-01-17 à 16:13

non, ça c'était encore la première question...

f(x)=90-80e-t/20

comment dériver cette fonction?

Posté par
Mebriwen
re : Exercice sur fonction exponentielle 14-01-17 à 16:17

remplacer le t par x je pense puis mettre le -20 devant le e^-x/20 donc -20e^-x/20 puis le multiplié par le -80 non?

Posté par
bbjhakan
re : Exercice sur fonction exponentielle 14-01-17 à 16:22

non
tu laisses t car ta fonction est en fonction de t et non pas de en fonction de x; mais toutes les propriétés s'appliquent également ici même si c'est un t et pas un x...

rappel: la dérivée de e^u, avec u qui est une fonction, est u'e^u

Posté par
Mebriwen
re : Exercice sur fonction exponentielle 14-01-17 à 16:28

Ok je vois,
f'(t)=-(80x-20e^t/20)/(20^2) ?

Posté par
bbjhakan
re : Exercice sur fonction exponentielle 14-01-17 à 16:30

non....

ici tu as e^{u} avec u(t)=\dfrac{-t}{20} que vaut la dérivée de u ? et donc la dérivée de eu?

Posté par
Mebriwen
re : Exercice sur fonction exponentielle 14-01-17 à 16:36

u'(t)= -1/20 donc e^-1/20

Posté par
bbjhakan
re : Exercice sur fonction exponentielle 14-01-17 à 16:37

u'(t)=-1/20  oui
mais pas pour (eu)'
je t'ai rappelé la formule (eu)'= u'eu

Posté par
Mebriwen
re : Exercice sur fonction exponentielle 14-01-17 à 16:38

Oups -1/20 = u'(t) soit -1/20 x e^-t/20 soit u' e^u ?

Posté par
bbjhakan
re : Exercice sur fonction exponentielle 14-01-17 à 16:40

oui c'est ça maintenant reprenons la dérivée de f
f(t)=90-80e^{-t/20}
que vaut donc f'(t) sachant que (e^{-t/20})'=-\dfrac{1}{20}e^{-t/20}

Posté par
Mebriwen
re : Exercice sur fonction exponentielle 14-01-17 à 16:44

f'(t) = 90 - 80 x -1/20e^-t/20 ?

Posté par
bbjhakan
re : Exercice sur fonction exponentielle 14-01-17 à 16:48

sauf que la dérivée de 90 est 0...

Posté par
Mebriwen
re : Exercice sur fonction exponentielle 14-01-17 à 16:49

Donc f'(t) = - 80 x -1/20e^-t/20

Posté par
bbjhakan
re : Exercice sur fonction exponentielle 14-01-17 à 16:49

tu peux simplifier
-80 x -1/20 = ....

Posté par
Mebriwen
re : Exercice sur fonction exponentielle 14-01-17 à 16:52

4e-t/20

Posté par
bbjhakan
re : Exercice sur fonction exponentielle 14-01-17 à 16:53

oui c'est ça
étude du signe de la dérivée f' pour en déduire les variations de f

Posté par
Mebriwen
re : Exercice sur fonction exponentielle 14-01-17 à 16:58

La dérivée semble être décroissante

Posté par
bbjhakan
re : Exercice sur fonction exponentielle 14-01-17 à 17:00

j'ai dit signe...

tu sais qu'une fonction exponentielle est toujours positive et que 4 est toujours positive donc f'(t) est toujours .....
tu peux faire apparaître cela dans un tableau car tu pourras ainsi y ajouter les variations de f sur une autre ligne de ton tableau

Posté par
Mebriwen
re : Exercice sur fonction exponentielle 14-01-17 à 17:03

Oui donc forcement f'(t) est positive mais dans le tableau je met donc:

x          -infini                                                                                                                + infini

f'(t)                          -                                                                                                    +

f(t)                            fleche vers le haut                                                 fleche vers le haut

Vue que f(t) est strictement positive non?

Posté par
bbjhakan
re : Exercice sur fonction exponentielle 14-01-17 à 17:07

t (et pas x) est compris entre 0 et +oo

Mebriwen @ 14-01-2017 à 15:40

(t supérieur ou égal à 0)


pourquoi mettre un - dans la ligne de f'(t)????
et c'est les variations de f pas de f(t) donc tu mets f au lieu de f(t)

Posté par
Mebriwen
re : Exercice sur fonction exponentielle 14-01-17 à 17:10

ah oui donc je refais:

t          0                                                                                                               + infini

f'(t)                                                             +

f                           fleche vers le haut                                                 fleche vers le haut

Posté par
bbjhakan
re : Exercice sur fonction exponentielle 14-01-17 à 17:13

une seule fleche vers le haut suffit en la faisant partir de 0 jusqu'à +oo
rajoute la valeur de f(0) dans ton tableau

quand en est-il de la limite en +oo?

Posté par
Mebriwen
re : Exercice sur fonction exponentielle 14-01-17 à 17:20

Ok pour la limite en + infini cela tend vers +infini

Posté par
bbjhakan
re : Exercice sur fonction exponentielle 14-01-17 à 17:23

non

pose X=-t/20

et étudie la limite de eX quand t tend vers +oo puis celle de f(x) par somme

Posté par
Mebriwen
re : Exercice sur fonction exponentielle 14-01-17 à 17:35

lim (X) = 0
lim (e^x) = 1 soit lim (e^-t/20) ?

Posté par
bbjhakan
re : Exercice sur fonction exponentielle 14-01-17 à 17:44

non quand t tend vers +oo vers quoi tend X ?

Posté par
Mebriwen
re : Exercice sur fonction exponentielle 14-01-17 à 17:49

Vers 0

Posté par
bbjhakan
re : Exercice sur fonction exponentielle 14-01-17 à 17:50

non.

quand t tend vers 0 X tend vers ... puisque X= -t/20

Posté par
Mebriwen
re : Exercice sur fonction exponentielle 14-01-17 à 18:00

J'arrives pas a comprendre pour moi la lim de X = 0  

Posté par
bbjhakan
re : Exercice sur fonction exponentielle 14-01-17 à 18:07

je me suis trompé
quand t tend vers +oo X tend vers ..... ?

Posté par
Mebriwen
re : Exercice sur fonction exponentielle 14-01-17 à 18:13

Lorsque t tend vers +oo X tend vers 0 ?

Posté par
bbjhakan
re : Exercice sur fonction exponentielle 14-01-17 à 18:20

non.....

on prend pas à pas:


ON POSE X=-\dfrac{t}{20}

Quand t tend vers +oo, X tend nécessairement vers -oo puisque ça donne X=-\dfrac{+ \infty}{20}=-\infty (ne recopie pas cela sur ta copie, ce n'est pas rigoureux, c'est pour que tu comprennes..)

donc calculer \lim_{t\to +\infty} e^{t/20}=\lim_{X \to - \infty} e^X que tu dois savoir calculer

Posté par
Mebriwen
re : Exercice sur fonction exponentielle 14-01-17 à 18:34

donc e^- -infini/20 = + infini non?

Posté par
bbjhakan
re : Exercice sur fonction exponentielle 14-01-17 à 18:39

non.\lim_{t\to +\infty} e^{t/20}=\lim_{X \to - \infty} e^X=0 par définition de cours.

maintenant tu dois calculer la limite de f(x)

soit

\left.\begin{matrix} \lim_{t \to +\infty} 80e^{(-t/20)}=.... \\ \lim_{t\to+\infty} 90 = 90 \end{matrix}\right\rbrace par somme \lim_{t\to+\infty} f(x)=

Posté par
Mebriwen
re : Exercice sur fonction exponentielle 14-01-17 à 18:46

lim (80+0) ou (80x0) ?

Sinon 90+80 = 170
lim f(x) = 170
ou lim f(x) = 90 ?

Posté par
bbjhakan
re : Exercice sur fonction exponentielle 14-01-17 à 18:48

c'est 80×e^(-t/20)
soit 80×0 =0

et quand je dis par somme, il s'agit là de la différence qui est aussi une somme

donc quelle est la limite?

et attention à ta rédaction...

Posté par
Mebriwen
re : Exercice sur fonction exponentielle 14-01-17 à 19:17

lim f(x) = 10

Posté par
bbjhakan
re : Exercice sur fonction exponentielle 14-01-17 à 19:19

non, relis moi attentivement à partir de 18h39

Posté par
Mebriwen
re : Exercice sur fonction exponentielle 14-01-17 à 19:23

Ah oui donc lim f(x) = 90

Posté par
bbjhakan
re : Exercice sur fonction exponentielle 14-01-17 à 19:25

oui

Mebriwen @ 14-01-2017 à 15:40


je mettrais les autres questions en suivant.
Merci à vous.


as-tu besoin d'aide ou c'est bon?

Posté par
Mebriwen
re : Exercice sur fonction exponentielle 14-01-17 à 19:34

Et bien il reste 2 questions et celle-ci sont assez complexes :s On peut reprendre demain si vous voulez ou continuer un peu. En tout cas je vous donne l'énoncer:

3. Pour tout entier naturel n, on note dn= f(n+1) - f(n)
a. Que représente dn pour la situation étudiée?
b. Donner des valeurs approchées de d0 et d1 au gramme près.
c. Quelle est la limite de la suite (dn)?

4.
a. Montrer que pour tout n appartenant à N, dn=80 (1-e^-0.05) e ^-n/20
b. En déduire la nature de la suite (dn) et son sens de variation.
c. Determiner, à l'aide de la calculatrice, la plus petite valeur de n0 telle que pour tout n supérieur ou égal à n0, l'augmentation de la quantité de sel dans les réservoir est in férieur à 500 g.

Posté par
bbjhakan
re : Exercice sur fonction exponentielle 14-01-17 à 19:40

à ton avis, que représente dn ici?
sachant que f(n+1) est séparé d'1 minute de f(n)

Posté par
Mebriwen
re : Exercice sur fonction exponentielle 14-01-17 à 19:47

Je pense que dn c'est la fonction f(t) mais en rajoutant +1 c'est la minute d'après la fonction initiale

Posté par
bbjhakan
re : Exercice sur fonction exponentielle 14-01-17 à 19:53

non
par exemple prenons n=5

d_5=f(6)-f(5)
ça correspond donc à l'....... de la quantité de sel entre les minutes 5 et 6.

en généralisant, dn représente .......... entre les minutes n et n+1

Posté par
Mebriwen
re : Exercice sur fonction exponentielle 14-01-17 à 19:59

Chaque minutes la quantité de sel augmente en fait non?
Sa représente la quantité de sel en fonction du temps

Posté par
bbjhakan
re : Exercice sur fonction exponentielle 14-01-17 à 20:06

oui la quantité de sel augmente

non ça ne représente pas la quantité de sel en fonction du temps puisque ça, c'est la fonction f

MAIS COMME TU L'AS TRES BIEN DIT, chaque minute la quantité de sel augmente
donc si on étudie la différence entre chaque minute soit f(n+1)-f(n)=dn , on étudie l'augmentation de la quantité de sel entre chaque minute

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