Examen Simili 4 · Maths 2 SPC-SVT · corrigé détaillé

Cet examen simili 4 de maths 2 SPC-SVT pour la 2ème Bac PC et SVT est proposé avec un corrigé détaillé étape par étape pour s’entraîner dans les conditions de l’examen. Retrouvez les autres leçons dans la catégorie 2Bac PC-SVT.

Simili 4 – Maths 2 SPC-SVT

Niveau : 2PC – SVT · Énoncé et correction détaillée

Exercice 01Fonction exponentielle et suite de la forme un+1 = f(un)

Le but de ce problème d’étudier la fonction f(x) = ex − 1ex − x avec x ∈ [0 ; +∞[.

I.

Soit la fonction g définie sur D = [0 ; +∞[ par : g(x) = ex − x − 1.

01. Calculer : limx→+∞ g(x).

02.

a. Calculer g′ la fonction dérivée de g pour tout x de D = [0 ; +∞[ puit montrer que ∀x > 0, g′(x) > 0.

b. Calculer g(0) et on déduit que ∀x > 0, g(x) > 0 ; puis ∀x ≥ 0, ex > x.

II.

Soit la fonction h définie sur D = [0 ; +∞[ par : h(x) = −1 + (2 − x)ex.

01. Calculer : limx→+∞ h(x).

02.

a. Calculer h′ la fonction dérivée de h pour tout x de D = [0 ; +∞[.

b. On déduit le signe de h′(x).

c. donner le tableau de variations de h.

d. montrer que l’équation : x ∈ [0 ; +∞[ ; h(x) = 0 admet une solution unique α tel que α > 1.

e. Vérifier que : 1,84 < α < 1,85.

f. Déterminer le signe de h(x) suivant les valeurs de x de [0 ; +∞[.

III.

a. Soit la fonction f définie sur D = [0 ; +∞[ par : f(x) = ex − 1ex − x.

b. (Cf) est la courbe représentative de f dans un repère orthonormé (O, i, j) unité de mesure 2 cm.

01. Montrer que f est définie pour tout x de [0 ; +∞[.

02. Montrer que ∀x ∈ [0 ; +∞[, f(x) = 1 − e−x1 − xe−x.

03. Calculer : limx→+∞ f(x) ; donner une interprétation géométrique du résultat obtenu.

04. Montrer que ∀x ∈ [0 ; +∞[, f′(x) = h(x)(ex − x)2.

05. Donner le signe de f′ puis donner le tableau de variations de f.

06. Montrer que : ∀x ∈ [0 ; +∞[, f(x) − x = (1 − x)g(x)ex − x.

07. On déduit suivant les valeurs de x de D = [0 ; +∞[ la position relative de la courbe (Cf) de la fonction f et la droite (D) d’équation (D) : y = x.

08. Construire la courbe (Cf) de f et la droite (D) d’équation y = x dans le même repère orthonormé (O, i, j) unité de mesure 2 cm. ( la construction sera sur l’annexe voir page 7 ).

09.

a. Montrer que : ∫24 f(x)dx = ln(e2 + 2).

b. Calculer en cm2 l’aire de la partie du plan limitée par la courbe (Cf) et l’axe des abscisses et les droites d’équations x = 2 et x = 4.

10. Soit k la restriction de f sur l’intervalle I = [0 ; α].

a. Montrer que la restriction k admet une fonction réciproque k−1 définie sur l’intervalle J on le détermine.

b. Construire la courbe (Ck−1) de la fonction réciproque k−1 dans le même repère (O, i, j).

c. Vérifier que k(1) = 1 ; puis montrer que k−1 est dérivable en 1 et calculer (k−1)′(1).

IV.

On considère la suite (un)n∈ℕ définie par : u0 = 12 et un+1 = f(un) pour tout n de ℕ.

01. Montrer que f([0, 1]) ⊂ [0, 1].

02. Montrer que : ∀n ∈ ℕ ; 0 ≤ un ≤ 1.

03.

a. Présenter sur l’axe des abscisses : u0 et u1 et u2 ; On utilise (Cf) et la droite (D).

b. Donner la conjoncture sur la monotonie de (un).

c. Prouver la validité de la conjoncture.

d. On déduit que (un) est une suite convergente.

e. Déterminer la limite de la suite (un).

Exercice 02Nombres complexes

I.

On donne le nombre complexe suivant : a = 2 + √3 + i.

01. Montre que : le module de a est √2 + √6.

02. Vérifier que : a = 2(1 + cos π6) + 2i sin π6.

03.

a. θ est un nombre réel : montrer que : 1 + cos 2θ = 2cos2 θ ( on rappelle que cos 2θ = cos2 θ − sin2 θ ).

b. Montrer que : a = 4cos2 π12 + 4i cos π12 sin π12 ( on rappelle que sin 2θ = 2cos θ sin θ ).

c. Montrer que : 4cos π12 (cos π12 + i sin π12) est l’écriture trigonométrique de a puis on déduit la valeur de cos π12 et sin π12.

II.

On considère l’équation suivante : (E) : z ∈ ℂ, z2 − √2 + √62 z + 1 = 0.

01. Montrer que : √2 − √3 = √6 − √22.

02. Déterminer : z1 et z2 les deux solutions de l’équation (E) avec Im(z1) > 0.

03. On déduit les solutions de l’équation différentielle suivante : (E) : 2y″ − (√6 + √2)y′ + 2y = 0.

04. Donner l’écriture trigonométrique de : z1 et z2.

III.

Dans le plan complexe (P) rapporté au repère orthonormé (O, e1, e2) ; on considère les points A et B tel que leurs affixes sont a = 2 + √3 + i et b ; R est la rotation de centre le point O origine du repère et d’angle π2.

01.

a. Donner l’écriture complexe de la rotation R.

b. Donner l’écriture trigonométrique de b l’affixe de B tel que B est l’image de A par la rotation R.

Exercice 03Suite de la forme un+1 = aun + bcun + d

Le but de cet exercice d’étudier la convergence de (un) de quatre manières différentes : on considère la suite (un) définie par : u0 = 3 et un+1 = 5un − 33un − 1 ; ∀n ∈ ℕ.

1ère manière

01. Calculer u1 et u2.

02. Démontrer que : un ≠ 13 pour tout n de ℕ.

03. Démontrer que : 1 < un ≤ 3 pour tout n de ℕ.

04. Montrer que : un+1 − un = −3(un − 1)23un − 1 pour tout n de ℕ puis on déduit la monotonie de (un).

05. Etudier la convergence de (un).

2ième manière

On considère la fonction suivante : f(x) = 5x − 33x − 1. (Cf) la courbe représentative de f dans un repère orthonormé (O, i, j).

06.

a. Déterminer graphiquement l’intersection de (Cf) et la droite (D) d’équation (D) : y = x.

b. Déterminer graphiquement l’image de I = [1, 3] par la fonction f.

c. Placer u0 et u1 et u2 et u3 sur l’axe des abscisses ; puis donner la conjecture obtenue pour l’encadrement de la suite (un) la monotonie de (un) et la limite de (un).

3ième manière

01. Maintenant on va démontrer la conjecture obtenue :

a. Démontrer que : ∀n ∈ ℕ ; 1 < un ≤ 3.

b. Démontrer que : (un) est décroissante.

c. Est-ce que (un) est convergente.

d. Déterminer la limite de (un).

4ième manière

01. On considère la suite (vn) définie par : vn = un + 1un − 1 pour tout n de ℕ.

a. Calculer : v0.

b. Montrer que : la suite (vn) est arithmétique on détermine sa raison r.

c. Donner vn en fonction de n.

d. Donner un en fonction de n.

e. Calculer : limn→+∞ un ; est que (un) est convergente.

f. Calculer la somme suivante : Sn = v0 + v1 + v2 + ⋯ + vn.

g. Calculer : limn→+∞ Sn.

Exercice 04Suite de la forme un+1 = aun + b

On considère la suite (un) définie par : u0 = 3 et ∀n ∈ ℕ : un+1 = 12un + 4.

01.

a. Démontrer que : ∀n ∈ ℕ ; 3 ≤ un ≤ 8.

b. Démontrer que : (un) est croissante.

c. Est-ce que (un) est convergente.

02. On considère la suite (vn) définie par : vn = un − 8 pour tout n de ℕ.

a. Montrer que : la suite (vn) est géométrique on détermine sa raison q.

b. Montrer que : un = 8 − 52n pour tout n de ℕ.

c. Calculer : limn→+∞ un.

d. Déterminer la plus petite valeur de l’entier naturel p qui vérifie : pour tout n de ℕ on a si n ≥ p alors un − 8 > −10−5.

e. Calculer la somme suivante : Sn = v0 + v1 + v2 + ⋯ + vn.

f. Calculer : limn→+∞ Sn.

Exercice 05Concours de la Faculté de Médecine d’Oujda 2014-2015

Questions à choix multiples (QCM), traduites de l’arabe. Une seule réponse est correcte dans chaque question.

03. Soit f une fonction dérivable sur ℝ, paire et périodique de période T.
A. f′ est paire et périodique.
B. f′ est impaire et pas nécessairement périodique.
C. ∀k ∈ ℤ, f′(kT) = 0.
D. ∫T2T f(x)dx = 12 ∫0T/2 f(x)dx.
E. Toutes les réponses proposées sont fausses.

04. Soit f(x) = e1−x1 + e−x et (Cf) sa courbe dans un repère orthonormé.
A. Le domaine de définition de f est Df = ]−∞ ; 1[ ∪ ]1 ; +∞[.
B. f est croissante sur son domaine de définition.
C. limx→−∞ f(x) = 1.
D. L’équation f(x) = e−x n’a pas de solution.
E. La tangente à (Cf) au point M d’abscisse xM = 0 passe par le point N(2 ; 0).

05. Soient f(x) = 2x et g(x) = x2 sur l’intervalle [0 ; 1], (Cf) et (Cg) leurs courbes dans un repère orthonormé. L’aire S (en unités d’aire) du domaine limité par (Cf), (Cg) et les droites x = 0 et x = 1 est :
A. 0   B. 1   C. 23   D. 2   E. 13

07. Choisir la réponse correcte :
A. La droite d’équation x = 1 est axe de symétrie de la courbe de f(x) = x2 + 2x − 1.
B. La courbe d’une fonction et ses asymptotes ne se coupent jamais.
C. Soit g une fonction paire dérivable sur ℝ : l’équation g′(x) = 2g(x) n’a pas de solution dans ℝ.
D. La fonction h(x) = |4x(x − 5)| n’est pas dérivable en x0 = 5.
E. La fonction f(x) = |x + 5| − |3 − x| + 2x − 3 n’admet pas de primitive sur ℝ.

08. Soit le cube ABCDEFGH de côté a (ABCD est la face inférieure, et E, F, G, H sont au-dessus de A, B, C, D).
A. AG = AB + AD + EA.
B. AG est un vecteur normal au plan (BDE).
C. AG · BE = a2.
D. La droite (AG) n’est pas orthogonale à la droite (DE).
E. BC ∧ BA = BG.