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Parc éolien

Posté par
palwen
26-04-21 à 16:15

Bonjour, j'ai un devoir maison à faire sur le chapitre du logarithme neperien. J'ai essayé de le faire cependant, je ne suis pas sure. Voici l'énoncé :
Un fournisseur d'énergie envisage d'installer un parc éolien en mer. On note x la distance en dizaines de kilomètres, séparant le parc de la cote.
Pour des raisons techniques, l'installation doit se faire à moins de 15 kilomètres de la côte.
Les ingénieurs spécialisés proposent de modéliser le bénéfice de ce parc, exprimé en centaines de milliers d'euros par année de fonctionnement, en fonction de la distance x de la cote, à l'aide de la fonction f définie par : f(x)= 2x+ ln(-2x+3)
1)a) Sans tenir compte de l'énoncé, sur quel intervalle est définit la fonction x -> 2x+ln(-2x+3) ?
b) En tenant compte des contraintes de l'énoncé sur quel intervalle est définit f ?
2) A quelle distance de la cote ce fournisseur d'énergie doit il placer le parc éolien pour que son bénéfice soit maximal ?
3) Déterminer le bénéfice réalisé, en plaçant le parc à cette distance ?
4) A quelle distance de la cote le bénéfice depasse t il 190 000€. On donnera des valeurs approches de l'intervalle à 10 puissance -2 près.

J'ai alors procédé de la manière suivante : pour la première question j'ai réalisé une équation qui m'a permis de trouver Df = [3/2; + l'infini[
Pour la b je trouve [3/2;15[
Pour la 2 je compte réalisé un tableau de variation afin de trouver le f maximum
Puis pour la 3 je compte déterminer le f maximum
Pour la 4 je trouve 7,5 km cependant je ne suis pas sure.

Posté par
hekla
re : Parc éolien 26-04-21 à 16:23

Bonjour

Êtes-vous sûr du texte  ?

-2x+3>0 \iff  x< \dfrac{3}{2}

Posté par
palwen
re : Parc éolien 26-04-21 à 16:36

oui, j'en suis sur. Pour l'équation j'ai réalisé -2x +3 > 0  ce qui revient à dire que -2x > -3 ce qui revient à dire que x > 3/2

Posté par
hekla
re : Parc éolien 26-04-21 à 16:40

Non justement  Si on multiplie les deux membres d'une inégalité par un nombre négatif cela
renverse le sens de l'inégalité.

Posté par
palwen
re : Parc éolien 26-04-21 à 16:48

d'accord, merci alors je trouve x < 3/2 donc Df = ]3/2; + l'infini[ et en tenant compte des contraintes de l'énonce f est définie sur ]3/2; 15[

Posté par
palwen
re : Parc éolien 26-04-21 à 16:50

ah non pardon sur [0; 3/2[ pour le domaine de définition et en tenant compte des contraintes de l'énonce f est définie sur ]3/2;15[

Posté par
hekla
re : Parc éolien 26-04-21 à 17:20

Le logarithme népérien n'aura de sens que si x est plus petit que 1,5

l'ensemble de définition ne peut donc être que ]0~;~1,5]

Cela n'a pas de conséquence sur le problème  il y a donc une erreur dans le texte

Si votre ensemble est correct 10 y appartient et que vaut alors \ln -17 ?

Posté par
hekla
re : Parc éolien 26-04-21 à 17:47

J'ai trouvé cela comme texte

Une entreprise, fournisseur d'énergie, envisage d'installer un parc d'éoliennes en pleine mer.

L'installation du parc en mer nécessite un câblage coûteux et délicat, mais le fait d'éloigner les éoliennes des turbulences dues aux reliefs de la côte améliore leur rendement.

On note x la distance en dizaines de kilomètres séparant le parc de la côte.

Pour des raisons techniques, l'installation doit se faire entre deux et douze kilomètres de la côte, c'est-à-dire qu'on a 0,2 \leqslant x \leqslant 1,2.

Un service spécialisé, au sein de l'entreprise, arrive à la modélisation suivante :

Si l'installation se fait à x dizaines de kilomètres de la côte, le bénéfice en centaines de milliers d'euros réalisé, par année de fonctionnement du parc, est donné par f(x)=2x+\ln (-2x+3)
À combien de kilomètres de la côte le fournisseur d'énergie doit-il placer le parc pour que son bénéfice soit maximal ?
Déterminer le bénéfice réalisé, en euros, en plaçant le parc à cette distance.

À partir de quelle distance x de la côte, exprimée en dizaines de kilomètres, le bénéfice dépasse-t-il 190~000~euros ?

Posté par
Flo17Ouf
re : Parc éolien 02-05-21 à 16:35

Bonjour, je relance le sujet

Effectivement la distance est exprimée en dizaine de km

La différence entre la 1a) et la 1b) se situe par rapport à la côte?
Donc le domaine de définition de 1a) est ]-infini ; 1.5[
Et celui de la 1b), limité par la côte est [0 ; 1.5[

Est-ce que c'est bon ?

Posté par
hekla
re : Parc éolien 02-05-21 à 16:44

Bonjour

Oui,  l'ensemble de définition  est  ]-\infty~;~1,5[ dans le premier cas et [0~;~1,5[ dans l'autre puisque  dans l'énoncé  de départ il n'y a la contrainte imposée dans l'autre

Posté par
Flo17Ouf
re : Parc éolien 02-05-21 à 16:48

D'accord merci,

J'ai un peu continuer et pour la 2 j'ai cherché quand la dérivée de f(x) s'annule pour trouver le maximum de f(x):

f'(x) <=> (u + ln(v))' <=> u' + v'/v
Avec u = 2x et v = -2x+3
J'ai alors f'(x) = 2 + -2/(-2x+3)
De là je fais 2 + -2/(-2x+3) = 0
<=> -2/-2x+3 = -2
<=> -2 = -2(-2x+3)
<=> -2 = 4x -6
<=> 4 = 4x
<=> x = 1

Le maximum de f(x) est donc atteint en 1 puisque f'(x) s'annule en 1
Ainsi f(1) = 2 donc max de f(x) = 2
Et donc il faut placer le parc éolien à 10km, en s'attendant à un profit de 200 000 euros.

Posté par
hekla
re : Parc éolien 02-05-21 à 17:01

f'(x)=2+\dfrac{-2}{-2x+3}=\dfrac{-4x+4}{-2x+3}

 f'(x)=0 \iff x=1 mais c'est insuffisant pour dire qu'il y a un extremum

Il faut préciser que sur [0~;~1[ \ f'(x)>0 et sur ]1~;~1,5] \ f'(x)<0

Bénéfice maximal f(1)=2 soit 200 000

oui à la condition de préciser s'annule en changeant de signes

Posté par
Flo17Ouf
re : Parc éolien 02-05-21 à 17:16

ok, donc la dérivée est strictement décroissante et lorsqu'elle passe 0, la fonction f(x) vaut 1  et c'est la qu'on trouve le maximum de f(x) ?

Sinon pour 4) je bloque un peu :

J'ai f(x) > 1.9 comme l'indique l'énoncé donc,
ensuite :

2x + ln(-2x+3) > 1.9
<=> ln(-2x+3) > 1.9 - 2x
<=> e^(ln[-2x+3]) > e^(1.9-2x)
<=> -2x+3 > e^1.9 * e^-2x

Apres je ne sais pas trop
Il faudrait isoler x mais l'exponentielle bloque
J'aurai qqchose comme -2x / e^-2x > 3 + e^1.9

Posté par
hekla
re : Parc éolien 02-05-21 à 17:31

Non la dérivée n'est pas décroissante  elle est positive avant et négative ensuite

On recherche les extrema parmi les points où la dérivée s'annule  mais il faut que la fonction soit croissante avant et décroissante après ou le contraire

À part une résolution graphique  ou l'usage du TVI
Parc éolien

Posté par
Flo17Ouf
re : Parc éolien 02-05-21 à 17:45

Merci j'ai compris maintenant, je vais me pencher sur la suite mais  est-ce que c'est une bonne idée d'employer les exponentielles ?

Posté par
hekla
re : Parc éolien 02-05-21 à 17:46

Non car après on ne sait pas faire

Posté par
Flo17Ouf
re : Parc éolien 02-05-21 à 17:49

J'imagine qu'il faut isoler x pour trouver la distance précise, mais sortir ln(-2x+3) je connais pas de formule pour ça si on exclut l'exponentielle

Posté par
hekla
re : Parc éolien 02-05-21 à 17:55

On ne sait pas résoudre toutes les équations  c'est pour cela que l'on fait toutes sortes d'approximation

Posté par
Flo17Ouf
re : Parc éolien 02-05-21 à 17:57

Donc ici la bonne solution serait  un encadrement avec des valeurs connues ?

Posté par
hekla
re : Parc éolien 02-05-21 à 18:03

Oui c'est bien l'usage du théorème des valeurs intermédiaires Ensuite il y a la précision que l'on veut

Posté par
Flo17Ouf
re : Parc éolien 02-05-21 à 18:05

D'accord. Ici au centième près donc.
Donc on a un encadrement qui contient f(1) et qui va un peu avant et un peu après ?
puisque le rendement diminue qu'on soit avant ou après f(1)

Posté par
hekla
re : Parc éolien 02-05-21 à 18:20

La calculatrice donne pour la première valeur :

f(0,7)- \approx 1,87 $ et $ f(0,8) \approx 1,94, $ donc  $ 0,7 < \alpha < 0,8 ;

f(0,74) \approx 1,899 $ et $f(0,75) \approx 1,906 $, donc $ 0,74 < \alpha < 0,75 ;

f(0,741) \approx 1,899 $ et $ f(0,742) \approx 1,9001 $, donc $ 0,741 < \alpha < 0,742

Une valeur approchée à 10^{-2} près par défaut de \alpha est donc 0,74.

Posté par
Flo17Ouf
re : Parc éolien 02-05-21 à 18:24

f(1) = 2
f(0.6) = 1.79
donc f(1) > 1.9 > f(0.6)

f(0.8) = 1.93
=> f(0.8) > 1.9 > f(0.6)

f(0.7) = 1.87
=> f(0.8) > 1.9 > f(0.7)

f(0.75) = 1.91
=> f(0.75) > 1.9 > f(0.7)

f(0.74) = 1.89
=> f(0.75) > 1.9 > f(0.74)

donc le rendement dépasse 190 000 euros à 0.75 > x > 0.74

Je viens de voir votre réponse, je vais simplifier ce que j'ai fait au dessus donc. Merci
Par contre je m'arrete juste à deux chiffres après la virgule comme les résultats sont a 10^-2 dans l'énoncé ?

Posté par
Flo17Ouf
re : Parc éolien 02-05-21 à 18:25

Pour être plus clair , est ce que je dois obligatoirement rajouté f(0.741) et f(0.742) ?

Posté par
hekla
re : Parc éolien 02-05-21 à 18:39

Sinon vous ne donnez qu'un encadrement  d'amplitude 10^{-2}

Posté par
Flo17Ouf
re : Parc éolien 02-05-21 à 19:35

Oui je pense prendre 0.74 et 0.75
Merci pour votre aide

Posté par
hekla
re : Parc éolien 02-05-21 à 19:53

De rien



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