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exercice sur les fonctions

Posté par
ozpacker
18-11-19 à 18:34

Bonjour, voici un nouvel exercice, je posterai mes réponses par la suite, merci d'avance pour l'aide que vous allez m'apporter !

Quatre amis décident de monter une entreprise dans la fabrication de fauteuils roulants. Leur capacité de production mensuelle est limitée à 100 fauteuils.

Soit f la fonction définie sur \left[0 ; 10 \right] par f(x)= 10x^3+20x^2+3000

La fonction f modélise le coût de leur production mensuelle (exprimé en milliers d'euros), où x désigne le nombre de centaines de fauteuils fabriqués.

(La fonction est représenté sur une feuille en annexe)

1) étudier les variations de f sur l'intervalle
2) justifier qu'il existe une unique solution "alpha" de l'intervalle \left[0 ; 10 \right] telle que f(alpha) = 12500
3) en déduire le nombre maximal de fauteuils que peut construire ce groupe d'amis sans dépasser un budget de 12500euro


On désigne g la fonction associée au coût moyen de production d'un fauteuil, exprimé en euros, définie sur l'intervalle \left[0 ; 10 \right]

4) déterminer g(x) en fonction de x pour tout x appartenant à ) 0 ; 10)
5) a) placer le point M sur la courbe C (fournie en annexe) tel que la droite (OM) soit tangente à C. On appellera m l'abscisse de ce point

b) Déterminer l'équation de la droite (OM) en fonction de m
c) on admet que f'(m)=950. En déduire la valeur de m puis l'équation de la droite (OM)

5)
a) prouver que pour tout x appartenant à )0 ; 10) g'(x) = \frac{20(x-5)(x^2+6x+30)}{x^2}
b) étudier les variations de la fonction g sur l'intervalle )0 ; 10)

6Justifier que le cout moyen est minimal sur (0 ; 10) lorsque g(x)=f'(x)

7) Prouver que la fonction f est convexe sur (0;10)

Posté par
malou Webmaster
re : exercice sur les fonctions 18-11-19 à 18:36

bonjour
ce serait pas "limitée à 1000 fauteuils ? "

Posté par
ozpacker
re : exercice sur les fonctions 18-11-19 à 18:42

autant pour moi ! c'est bien 1000
merci

Posté par
ozpacker
re : exercice sur les fonctions 18-11-19 à 18:57

Déjà avant de commencer c'est étrange car la courbe lorsque je la trace sur mon logiciel ne ressemble pas du tout à celle donner dans l'exercice ...

Posté par
carita
re : exercice sur les fonctions 18-11-19 à 19:03

bonsoir

un problème d'échelle sans doute.
et à cadrer sur l'intervalle [0;10]

Posté par
ozpacker
re : exercice sur les fonctions 18-11-19 à 19:08

Pour la question 1) voici ma réponse :

f(x) = 10x^3 + 20x^2 + 3000
f'(x) = 30x^2 + 40x

je calcule le discriminant et je trouve les racines suivantes :

x1 = -1,33      x2 = 0

f'(x) est du signe de "a" à l'extérieur des racines donc :

\begin{array} {|c|cccc|} x & 0 & & 10 & \\ {signe de f'(x)} & & + & & \\ {variation de f(x)} & 3000 & \nearrow & & 15000 \end{array}


Donc f(x) est croissante sur (0 ; 10)

Posté par
malou Webmaster
re : exercice sur les fonctions 18-11-19 à 19:08

carita, je te confie ozpacker

Posté par
carita
re : exercice sur les fonctions 18-11-19 à 19:13

ok malou, bonne soirée

ozpacker pas besoin de discriminant ici.
tu factorises 10x et les racines sont évidentes

f '(x) =  30x^2 + 40x  = 10x(...

ok pour ton tableau de variation

Posté par
ozpacker
re : exercice sur les fonctions 18-11-19 à 19:18

ok cela fait 10x(3x+4)

Posté par
carita
re : exercice sur les fonctions 18-11-19 à 19:20

tab. de variation : rajoute 0 pour la dérivée en 0, pour indiquer que 0 est une racine de f' (x)

2) application directe du T.V.I, à rédiger avec soin, conformément à l'exemple du cours

Posté par
carita
re : exercice sur les fonctions 18-11-19 à 19:21

f '(x) = 10x(3x+4)  oui
racines 0 et -4/3, comme tu as trouvé, mais là, c'est plus rapide

Posté par
ozpacker
re : exercice sur les fonctions 18-11-19 à 19:23

Ok mais il faut tout de même penser de se dire que c'est du signe de "a" à l'extérieur des racines ? donc regarder la ligne du dessus pour trouver "a" ?

je coupe une petite heure je reviendrai après, si il n'y a plus personne je vous dit à demain, merci

Posté par
carita
re : exercice sur les fonctions 18-11-19 à 19:29

ah oui bien sûr, on utilise la règle du signe d'un trinôme.
positif (ici) à l'extérieur des racines, i.e. positif sur l'intervalle [0;10] qui nous intéresse.

garde ce réflexe, pour le second degré,
de regarder si on ne peut pas factoriser, avant de se lancer sur un discriminant et compagnie

merci d'avertir de ton absence (j'apprécie la démarche!).
j'essaie de repasser plus tard, sinon, à demain

Posté par
ozpacker
re : exercice sur les fonctions 18-11-19 à 20:23

Pour la 2) je ne sais plus quel calcul il faut faire ...

Posté par
carita
re : exercice sur les fonctions 18-11-19 à 20:42

carita @ 18-11-2019 à 19:20

2) application directe du T.V.I, à rédiger avec soin, conformément à l'exemple du cours

Posté par
ozpacker
re : exercice sur les fonctions 18-11-19 à 21:18

Je ne sais pas faire celà
Jai fais le cours sur le tvi mais seulement lorsque la question est f(x)=0

Posté par
carita
re : exercice sur les fonctions 18-11-19 à 21:19

c'est exactement la même procédure.

montre moi le début de la rédaction, je t'aiderai à compléter.

Posté par
ozpacker
re : exercice sur les fonctions 18-11-19 à 21:20

J'ai appris qu'il fallait 3 conditions :
- continuité
- stricte monotone
- change de signe

Ici pas de changement de signe sur l'intervalle ...

Posté par
carita
re : exercice sur les fonctions 18-11-19 à 21:23

oui, ici, pas de changement de signe.
on va donc chercher des images non pas de signes contraires,
mais des images qui encadrent 12500.

autrement dit f(..?) < 12500 < f(...?)

Posté par
ozpacker
re : exercice sur les fonctions 18-11-19 à 21:27

f(9) et f(10) mais cela je l'ai fais avec la casio

Posté par
carita
re : exercice sur les fonctions 18-11-19 à 21:30

oui, mais essaie avec un peu plus de précision, car on parle de centaines d'objets...
2 décimales, c'est bien

fais avec géogébra si tu peux, et zoome

Posté par
ozpacker
re : exercice sur les fonctions 18-11-19 à 21:35

Entre f(9,20) et f(9,21)

Posté par
carita
re : exercice sur les fonctions 18-11-19 à 21:37

oui

tu souhaites me montrer ta rédaction pour 2) ou c'est bon ?

Posté par
ozpacker
re : exercice sur les fonctions 18-11-19 à 21:45

Oula oui ... car je suis perdu je vais refaire le cours sur le théorème je pense et demain je posterai ma réponse car

Posté par
carita
re : exercice sur les fonctions 18-11-19 à 21:48

d'accord.

3) rapide et simple interprétation du résultat du 2)

bonne nuit !

Posté par
ozpacker
re : exercice sur les fonctions 18-11-19 à 21:48

Car au final je n'ai pas trouvé l unique solution ?

Posté par
carita
re : exercice sur les fonctions 18-11-19 à 21:51

tu sais qu'elle est comprise entre 9.20 et 9.21.
c'est tout.

et c'est tout ce que la question posée te demande : dire qu'elle est unique et proposer un encadrement justifié.

Posté par
ozpacker
re : exercice sur les fonctions 20-11-19 à 18:56

alors pour la rédaction j'ai besoins d'aide,

- f est continue sur )0 ; 10) car dérivable sur )0 ; 10)
(je peux dire ça ?) ou bien je dois dire que vu que c'est une fonction usuelle elle est continue sur son domaine de définition ?

- f est strictement croissante sur )0 ; 10)
(cela devrait suffire ?)

- f(9,20)<12500 et f(9,21)>12500

Donc d'après le TVI l'équation f(alpha) = 12500 admet une unique solution sur (9,20 ; 9,21)

je ne suis vraiment pas sur ...

Posté par
ozpacker
re : exercice sur les fonctions 20-11-19 à 18:58

pour la question 3 j'aurai tendance à dire que c'est la solution de f(alpha) = 12500
Donc environ 9,2 centaines donc 92 fauteuils

Posté par
carita
re : exercice sur les fonctions 20-11-19 à 19:11

bonsoir ozpacker,
ce n'est pas exactement alpha, car la valeur exacte de alpha, on ne la connait pas.
si on l'approche avec plus de précision  par lecture graphique, on  lit 9.206984...

on va donc retenir la plus grande valeur entière possible, inférieure à 100*, soit 920 fauteuils.
(pour 921, on dépasserait le budget de 12500).

Posté par
carita
re : exercice sur les fonctions 20-11-19 à 19:12

je lis le message précédent (pas vu) et je te dis.

Posté par
carita
re : exercice sur les fonctions 20-11-19 à 19:22

rédaction suffisante :

2)
f est continue et strictement croissante sur [0 ; 10]

f (9.2)  12480    et   f (9.21) 12509

donc  f (9.2) < 12500 <  f (9.21)

d'après le théorème des valeurs intermédiaires,
l'équation f (x ) = 12500 admet une unique solution appartenant à l'intervalle [0;10]

et 9.20 < < 9.21


----

justifier que la fonction est dérivable et continue sur I comme somme et produits de fonctions dérivables,
normalement ça se précise avant de dériver (question1).
dérivable, et donc continue.

Posté par
ozpacker
re : exercice sur les fonctions 20-11-19 à 19:30

Ok merci beaucoup mais sinon ca tenait la route mon énoncé ? Si par exemple la question 1 n'avait pas été posée

Posté par
carita
re : exercice sur les fonctions 20-11-19 à 19:43

hum... pour être rigoureux, ce qui est en rouge ne répond pas exactement à la question posée:
"Donc d'après le TVI l'équation f(alpha) = 12500 admet une unique solution sur (9,20 ; 9,21) "

d'autre part, avant d'appliquer un TVI pour déduire qu'il y a une solution unique,
il y a toujours une étude de la variation,
puisqu'il faut la stricte monotonie sur l'intervalle.

jette un oeil ici Continuité et théorème des valeurs intermédiaires
(TVI à la fin)

Posté par
ozpacker
re : exercice sur les fonctions 20-11-19 à 19:45

Ok je vais regarder merci.

Sinon pour la suite comment je peux exprimer g(x) en fonction de x je ne connais pas le coût moyen

Posté par
carita
re : exercice sur les fonctions 20-11-19 à 19:46

f(x) est le cout total pour x fauteuils fabriqués

donc le cout (moyen) pour 1 seul fauteuil, va s'exprimer par l'expression  ...?

Posté par
ozpacker
re : exercice sur les fonctions 20-11-19 à 19:50

On divise par 100 car la fonction f(x) c'est le coup pour 100 fauteuils

Posté par
ozpacker
re : exercice sur les fonctions 20-11-19 à 19:50

Je fais une pause je reprends après ...

Posté par
carita
re : exercice sur les fonctions 20-11-19 à 19:52

non
un exemple :
pour 5 fauteuils, cout total = f(5) = 4750
donc cout moyen (par fauteuil) = 4750/5 = 950  

essaie de calculer le cout moyen, par fauteuil, pour une fab. de 6 fauteuils.

...en généralisant le raisonnement pour x fauteuils fabriqués,
l'expression de la fonction g(x) sera g(x) = ........?

Posté par
carita
re : exercice sur les fonctions 20-11-19 à 19:52

idem
à plus tard !

Posté par
ozpacker
re : exercice sur les fonctions 20-11-19 à 21:00

g(x)=\frac{10^3+20x^2+3000}{x}

Posté par
ozpacker
re : exercice sur les fonctions 20-11-19 à 21:02

Il suffit de répondre cela ?

Posté par
carita
re : exercice sur les fonctions 20-11-19 à 21:11

je viens de voir :
énoncé : "On désigne g la fonction associée au coût moyen de production d'un fauteuil,"

il s'agit certainement d'une erreur,
car la suite de l'énoncé montre bien qu'il s'agit du cout moyen d'une centaine de fauteuils.

et j'ai fait confusion dans la rédaction de mon message précédent (exemple),
il s'agit bien, dans les calculs, du cout moyen d'une centaine de fauteuils,
et non pas d'1 seul fauteuil.

Posté par
carita
re : exercice sur les fonctions 20-11-19 à 21:12

g(x)=\frac{10^3+20x^2+3000}{x}

exact

Posté par
carita
re : exercice sur les fonctions 20-11-19 à 21:13

5a) la courbe C, c'est celle de la fonction f ?

Posté par
ozpacker
re : exercice sur les fonctions 20-11-19 à 21:13

10x^3 pardon

Posté par
carita
re : exercice sur les fonctions 20-11-19 à 21:19

oui, pas vu, mais bien sur il y a x³.

tu ne t'es pas mélangé les pinceaux dans la numérotation des questions ?
c'est bizarre, on établi g(x)
puis on revient sur f(x)
puis on retourne sur g '(x)...

tu vérifies, s'il te plait ?

Posté par
ozpacker
re : exercice sur les fonctions 20-11-19 à 21:28

Oui ça doit être en centaine ....

Euuuuh dans l'énoncé c'est bien ca ... après avoir définie g(x) on nous demande de placer le point M sur la courbe C
Et en effet la courbe C c'est la fonction f(x)
Tel que la droite OM soit tangente à C
On appèlera m l'abscisse de ce point

Je comprend pas trop comment placer ce point

Posté par
carita
re : exercice sur les fonctions 20-11-19 à 21:35

O doit être l'origine du repère, sur ton dessin.

on te demande de tracer la tangente à Cf qui passe par O;
M est le point de tangence (contact entre Cf et la tangente)

puis note m, l'abscisse de M, sur l'axe des abscisses.

dis-moi si tu as des difficultés pour cette question.

Posté par
carita
re : exercice sur les fonctions 20-11-19 à 21:40

5b) Déterminer l'équation de la droite (OM) en fonction de m

là, on prend dans le cours la formule générale de l'équation d'une tangente,
et on l'applique pour l'abscisse m et la fonction f.

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