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Fonction exponentielle et dérivée - Exo Type BAC

Posté par
Heartless
02-12-11 à 14:12

Bonjour, j'ai un excercice type BAC à faire et il y a certaines questions auxquelles je n'ai absolument aucune idée pour comment y répondre. J'aimerais que ceux qui auront l'amabilité de m'aider prennent un peu de leur temps pour m'expliquer plus en détail avec des notions de cours les réponses aux questions, parce que je suis vraiment perdue dans ce chapitre et même si vous me donniez la réponse cash je ne la comprendrais pas toute seule Merci beaucoup !

L'exercice est un extrait d'un type BAC présent sur le site :

1. La courbe ci-dessous illustre l'évolution de la température en degrés Celsius d'une plaque chauffante en fonction du temps écoulé en secondes.

Fonction exponentielle et dérivée - Exo Type BAC

Déterminer graphiquement une valeur approchée de :
    a) la température de la plaque au bout de cinq minutes ;
    b) l'instant où la température de la plaque atteint 120°C.

2. La fonction représentée à la question 1. est définie sur l'intervalle [0 ; 600] par :

f(t) = 600 - 576e -0.001t

    a) On note f' la dérivée de la fonction .
Calculer f' (t) lorsque t appartient à l'intervalle [0 ; 600].
    b) Etudier les variations de f sur l'intervalle [0 ; 600].

    c) Recopier et compléter le tableau de valeurs ci-dessous en arrondissant au dixième.

t180 181182183184185
f (t)



    d) En déduire l'instant, à la seconde près, où la température de la plaque atteint 120°C.
    e) Résoudre l'équation f(t) = 120 sur l'intervalle [0 ; 600] et vérifier que la valeur exacte de la solution est 1000 ln(1,2).

----------------------------

J'ai résolu les 2 premières questions. Merci d'avance à ceux qui proposeront leur aide

1a) Au bout de 5mins, la température de la plaque est entre 20 et 25°C soit d'environ 22,5°C graphiquement.

1b) L'instant ou la température de la plaque atteint 120°C est 180 minutes soit exactement 3h.

Posté par
Ted
re : Fonction exponentielle et dérivée - Exo Type BAC 02-12-11 à 14:26

Bonjour,
comment as-tu fait pour trouver entre 20 et 25° ?
tu dois te positionner sur le x de l'axe des abscisse qui représente un temps écoulé de 5 minutes et lire en ordonnée la température...

Posté par
pythamede
re : Fonction exponentielle et dérivée - Exo Type BAC 02-12-11 à 14:30

22.5 degrés, c'est supportable ! Essaie un peu de mettre ta main sur une plaque chauffante après 5 minutes ! Aie, aie !

Tu devrais tout d'abord regarder l'échelle sur ton graphique avant de conclure quoi que ce soit. La graduation est en secondes ! Donc, au bout de 5 min, il s'est passé 5*60 soit 300 secondes. Et le graphique indique que la température est alors environ 165 degrés. Je te déconseille donc de mettre ta main sur une plaque chauffante mise en marche cinq minutes auparavant !

De même, la plaque atteint 120° au bout de 180 secondes, soit 3 minutes ! Si une plaque chauffante met 180 minutes (soit 3 heures !) pour atteindre la misérable température de 120° de combien de temps la ménagère aura-t-elle besoin pour cuire deux oeufs sur le plat ? Il faut être raisonnable ! Et attentif !

Pour la question 2a, tu devrais savoir la dérivée de ekx : c'est kekx. Donc la dérivée de :

e(-0.001 t) est -0.001 e(-0.001 t)

A présent, calcule la dérivée de f !

Posté par
Heartless
re : Fonction exponentielle et dérivée - Exo Type BAC 02-12-11 à 15:55

Ah oui! Je me disais aussi que quelque chose n'allait pas et que ça prenait beaucoup de temps a chauffer je n'ai pas réalisée que c'était en secondes et non en heures. Désolée haha je suis vraiment à l'ouest


Je dois calculer f'(x) =  600 - 576( -0.001 e(-0.001 t) ?
En tout cas si c'est ça... Je ne sais pas du tout comment faire.
Je sais juste dérivé des fonctions basiques mais celles la me semblent vraiment compliquées, on peut m'expliquer s'il vous plait ? :S

Posté par
Ted
re : Fonction exponentielle et dérivée - Exo Type BAC 02-12-11 à 16:35

on commence par e-0.00t, elle est de la forme eu(t) dont la dérivée est u'(t)eu(t) à toi...

Posté par
Heartless
re : Fonction exponentielle et dérivée - Exo Type BAC 02-12-11 à 18:14

Donc je developpe 576(-0.001 e-0.001t ce qui donne -576 e-0.001t et comme la dérivée de 600 donne 0 alors :
0 - ( - 0.576 e[sup]-0.001t[/sup donne 0.0576 e[sup]-0.001t[/sup.

Juste ?

Et j'ai résolu le reste mais j'ai besoin d'une correction la aussi parce que je ne suis sure de rien...

Les variations de f : Sachant que 0.0576 est positif et que l'exponentiel l'est toujours, un produit de deux facteurs positifs sera lui même positif. Donc :

Posté par
Ted
re : Fonction exponentielle et dérivée - Exo Type BAC 02-12-11 à 18:21

oui
la dérivée de -0.001t est -0.001 donc tu auras :
f(t)=600-576e-0.001t ==> f'(t)= -576-0.01-001t donc f'(t)=0.576e-0.001t
ok pour les variations f(t) toujours croissante sur [0;600]

Posté par
Heartless
re : Fonction exponentielle et dérivée - Exo Type BAC 02-12-11 à 18:25

Désolée, j'ai postée trop vite :

x-                                                          +
f(x)0                                                         600


( Oui bon... je n'arrive pas a dessiner une longue fleche qui monte )

c)
t180181182183184185
f(t)118.9119.4119.8120.3120.8121.3


d) La température atteint 120°C à environ 183 secondes soit 3minutes et 3secondes.
( 119.8 est plus proche de 120 que 120.3 mais comme à 119 on n'a toujours pas atteint 120 je ne l'ai pas mis et j'ai préféré la valeur supérieur, est ce juste ? )

e) Je ne sais pas du tout comment l'expliquer mais sachant que sur la calculette :  1000 ln(1,2) est égal à 182.3215568
lorsque je remplace : 600 - 576e)0.001 182.3215568 cela donne exactement 120 donc c'est vérifié. Mais je ne sais pas comment le démontrer a partir de 600 - 576e0.001t

Posté par
Ted
re : Fonction exponentielle et dérivée - Exo Type BAC 02-12-11 à 18:58

pour la détermination à l'aide du graphique :
Fonction exponentielle et dérivée - Exo Type BAC
f(t)=120
600-576e-0.001t=120
-576e-0.001t=-480
e-0.001t=480/576
ln(e-0.001t=ln(5/6)
pourrais tu faire la suite ?

Posté par
Heartless
re : Fonction exponentielle et dérivée - Exo Type BAC 02-12-11 à 19:37

Ohh oui je vois, je remplace e-0.001t par 480/576 dans l'expression lne-0.001t=ln(5/6) et le resultat est le meme c'est a dire : -0.1823215558, la valeur exacte.

Merci beaucouppppp !!!

Posté par
Ted
re : Fonction exponentielle et dérivée - Exo Type BAC 03-12-11 à 06:51

en exploitant la propriété  ln(e^x)=x tu auras donc :
-0.001t=\ln{\dfrac{5}{6}}
donc
t=-1000\times \ln{\dfrac{5}{6}}
au passage tu auras remarqué que t=1000\ln{1.2} est une erreur

Posté par
pythamede
re : Fonction exponentielle et dérivée - Exo Type BAC 03-12-11 à 14:19

t=\,-\,1000\, \ln(\frac{5}{6})\,=\,1000\, \ln(\frac{6}{5})\,=\,1000\, \ln(1.2)
Pas une erreur...

Posté par
Ted
re : Fonction exponentielle et dérivée - Exo Type BAC 03-12-11 à 14:34

bonjour, pythamède, tu as raison dommage que Heartless se soit désinscrite elle ne pourra même pas en profiter...

Posté par
pythamede
re : Fonction exponentielle et dérivée - Exo Type BAC 03-12-11 à 15:15

Pas de coeur à l'ouvrage, Heartless, dommage pour elle !

Bonne continuation Ted !



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