dans un récipient de forme cylindrique de rayon 4cm on place un bille de rayon 2com.
on verse ensuite de l'eau jusqu'à reouvrir exactement la bille: la surface du liquide est tengente a la bille.
on retire alors la bille et on la remplace par une autre bille dont le rayon R n'est pas égale a 2cm.
Est-il possible d'obtenir de nouveau la meme situation, c'est-a-dire que la surface de l'eau soit encore tangente à la bille?
1°)calculer le volume d'eau versé dans le récipient.
2°)a) si l'on veut que la nouvelle bille puisse entrer dans le récipient, à quel intervalle appartient le rayon R?
b)en calculant de 2facons le volume "bille + eau", montrer qu'une bille est solution du problème posé si son rayon R vérifie l'équation:
R3 -24R+40=0
vérifier que 2 est une solution. Pouvait-on le prévoir?
3°) à l'écran d'une calculatrice, visualiser une courbe d'équation:
y=x3 -24x+40
justifier graphiquement qu'il existe une bille de rayon R autre que 2 solution du problème posé.
donner une valeur approchée à 10-1 près de son rayon.
(>> *vérifier ke x3-24x+40 s'écrit (x-2)(x²+2x-20)
et que x²+2x-20=(x+1)²-21
**déterminer algébriquement le rayon exact R de la bille.
salut.
1) le volume de l'eau est le volume du cylindre de rayon 4 cm et de hauteur 4 cm (car la bille fait 2cm de rayon) - le volume de la bille de rayon 2 cm.
V= Pi*4² * 4 =64*Pi - (4/3)*Pi*2^3 = (64-32/3)*Pi = 160*Pi/3
reponse 160Pi/3
2) a) R doit etre entre 0 et 4cm.
a) calcul du volume eau + bille separement
l'eau c'est 160*Pi/3 et la bille c'est 4/3*Pi*R^3
donc reponse 160*Pi/3 + 4*R^3*Pi/3
b)calcul du volume ensemble :
comme on est dans l'hypothese la surface de l'eau est tangente a la bille , on peut considerer l'ensemble eau + bille comme un cylindre de rayon 4 cm et de hauteur 2*R.
reponse : 4²*Pi*(2*R)=32*Pi*R
conclusion 160*Pi/3 + 4*R^3*Pi/3 = 32*Pi*R
donc 40/3 + R^3/3 = 8*R
donc R^3 - 24*R + 40 = 0
2 est effectivement solution. on pouvait le prevoir car la premiere bille de rayon 2 cm verifiait le probleme.
3) pour la calculatrice, je passe.
on developpe (x-2)(x²+2x-20)
on a x^3-24*R+40
idem pour x²+2x-20=(x+1)²-21
conclusion
R^3 - 24*R + 40 = 0 = (R-2)*[(R+1)²-21]=(R-2)*(R+1-V21)*(R+1+V21)=0
comme R est dans [0,4] , R=2, ou R = V21 - 1
comme on a pris R different de 2 c'est R=V21 - 1.
a+
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