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Fonction définie dérivable dans une intervalle

Posté par
Maxeuh
12-09-21 à 14:13

Bonjour, je bloque à l'exercice suivant :

Citation :
Un chapiteau de cirque en forme de cône de révolution a pour hauteur H = 15m et pour rayon R = 24m. On souhaite y insérer une cage grillagée de forme cylindrique touchant le haut du chapiteau (voir figure) et assurant un volume maximal pour l'intérieur de la cage.

1. Donner le volume V(x) en fonction de son rayon x.
2. D'après l'énoncé, sur quel intervalle V(x) est-il défini, dérivable ? Calculez V'(x).
3. Déterminer la valeur de x (exacte puis arrondie au millième) permettant à la cage d'avoir un volume maximal. Que vaut alors Vmax (valeur exacte puis au m^3 près) ?

J'ai repris l'image d'un autre sujet, à la différence que dans mon exercice, le rayon de la cage est noté x et non r.


J'ai trouvé 15\pi x^2 - \frac{5\pi x^3}{8} pour la 1e question.
Pour la 2e question, je sais que x est compris dans l'intervalle ]0;24[ (24 étant la valeur de R), mais je ne comprends pas comment trouver "l'intervalle dérivable".
Et pour la 3e question, je n'ai pas encore commencé à chercher...

Posté par
Maxeuh
re : Fonction définie dérivable dans une intervalle 12-09-21 à 14:14

La figure :

Fonction définie dérivable dans une intervalle

malou edit > ** la figure pouvait être mise dès ton premier post, tu n'es pas obligé de procéder en 2 coups **

Posté par
Julien83340
re : Fonction définie dérivable dans une intervalle 12-09-21 à 15:03

Bonjour Maxeuh,
Je crois que tu n'as pas bien compris la première question. Tu as soustrait le volume du cône au volume du cylindre...
Il me semble qu'on te demande d'exprimer le volume du cylindre en fonction de son rayon.
(Thalès)
Si tu as plus d'interrogations n'hésites pas.

Posté par
Julien83340
re : Fonction définie dérivable dans une intervalle 12-09-21 à 15:04

Autant pour moi j'ai mal lu...

Posté par
Julien83340
re : Fonction définie dérivable dans une intervalle 12-09-21 à 15:08

Pour l'intervalle dérivable, tu peux dire que V(x) est dérivable sur ]0;24[ comme la somme de deux fonctions dérivable sur cet intervalle.

Posté par
Julien83340
re : Fonction définie dérivable dans une intervalle 12-09-21 à 15:10

Sinon pour la question 1, ça m'a l'air bien.

Posté par
Maxeuh
re : Fonction définie dérivable dans une intervalle 12-09-21 à 15:16

Julien83340 @ 12-09-2021 à 15:08

Pour l'intervalle dérivable, tu peux dire que V(x) est dérivable sur ]0;24[ comme la somme de deux fonctions dérivable sur cet intervalle.


J'ai du mal avec les dérivés donc c'est assez flou :
Pour moi, ]0;24[ est l'intervalle pour x, et non pas V(x) ?
Et, quand au reste de la question, j'ai pas trop compris... Je tente de relire mon cours de l'année dernière

Posté par
Julien83340
re : Fonction définie dérivable dans une intervalle 12-09-21 à 15:25

La question veut dire : Sur quel intervalle (de x) la fonction V est-elle dérivable. Étant donné qu'elle est définie sur ]0;24[ et que les fonctions x^2 et x^3 Sont dérivables sur cet intervalle, alors V est dérivable sur l'intervalle (les valeurs de x) ]0;24[ comme la fonction somme de ces deux dernières.

Posté par
Julien83340
re : Fonction définie dérivable dans une intervalle 12-09-21 à 15:27

Il ne te reste plus qu'à calculer la dérivé de V(x) et à déterminer sa valeur maximale Vmax.

Posté par
Maxeuh
re : Fonction définie dérivable dans une intervalle 12-09-21 à 15:44

Julien83340 @ 12-09-2021 à 15:27

Il ne te reste plus qu'à calculer la dérivé de V(x) et à déterminer sa valeur maximale Vmax.


La dérivé de V(x) : V'(x) = 15\pi \times 2x - \frac{5\pi \times 3x^{3-1}}{8} = 30\pi x - \frac{15\pi x^{2}}{8} (je suis pas 100% sûr)
Pour calculer Vmax par contre j'ai besoin d'un coup de pouce

Posté par
Julien83340
re : Fonction définie dérivable dans une intervalle 12-09-21 à 15:46

La dérivée est bonne.
Pour la suite, tu peux faire un tableau de variations de la fonction V si c'est plus simple pour toi.

Posté par
Maxeuh
re : Fonction définie dérivable dans une intervalle 12-09-21 à 16:21

Julien83340 @ 12-09-2021 à 15:46

La dérivée est bonne.
Pour la suite, tu peux faire un tableau de variations de la fonction V si c'est plus simple pour toi.


\begin{array} {|c|cccccc|} x & 0 & & max & & 24 & \\ {signe} & 0 & & + & & 0 & \\ {variation} & & \nearrow & & \searrow & & \end{array}

Je ne trouve pas de formule dans mes cours qui me permettent de calculer max Ou V_{max}, donc je bloque...

Posté par
Julien83340
re : Fonction définie dérivable dans une intervalle 12-09-21 à 16:31

Quand on fait un tableau de variation, on étudie le signe de la dérivé.
On étudie donc le signe de V'(x)=30 \pi x-\frac{15\pi x²}{8}

Pour ce faire on résout l'équation:  V'(x)=0

Posté par
Julien83340
re : Fonction définie dérivable dans une intervalle 12-09-21 à 16:35

Tu peux factoriser si c'est plus simple pour toi:
V'(x)=x(30\pi -\frac{15\pi }{8}x)

Posté par
Maxeuh
re : Fonction définie dérivable dans une intervalle 12-09-21 à 16:46

Justement...
V(x) en rouge
V'(x) en bleu

Pour moi je me suis trompé dans la dérivation

Fonction définie dérivable dans une intervalle

Posté par
Julien83340
re : Fonction définie dérivable dans une intervalle 12-09-21 à 16:59

Bon je vais t'aider un peu plus:
On cherche V'(x)=0
30 \pi x-\frac{15\pi x²}{8}=0

Soit x(30\pi -\frac{15\pi }{8}x)=0
On sait qu'un produit est nul si et seulement si l'un des deux facteurs est nul. Pour le facteur x, on a juste x=0.
Ensuite pour l'autre facteur, on résout: 30\pi -\frac{15\pi }{8}x=0

\frac{15\pi }{8}x=30\pi
x=30\pi.\frac{8}{15\pi}
x=16
On a donc le tableau de variation suivant:
\begin{array} {|c|cccccc|} x & 0 & & 16 & & 24 & \\ {V'(x)} & & + & 0 & - & & \\ {V} & & \nearrow & & \searrow & & \end{array}

Tu vois donc bien que Vmax est atteint pour x=16
Il ne te reste plus qu'à regarder combien vaut V(16)

Posté par
Maxeuh
re : Fonction définie dérivable dans une intervalle 12-09-21 à 20:52

Merci beaucoup Julien83340 !

Posté par
Julien83340
re : Fonction définie dérivable dans une intervalle 12-09-21 à 21:07

Avec plaisir, j'espère que tu as compris 😊



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