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BAC Spé Maths 2022 — Nouvelle-Calédonie J2

Nouvelle-Calédonie 27 octobre 2022
Algorithmique et programmation Python Dérivation et étude de fonctions Fonction logarithme népérien

Cet exercice est issu des annales officielles du Baccalauréat Spécialité Mathématiques (Terminale générale), session Nouvelle-Calédonie J2 2022. Il couvre 3 thèmes : Algorithmique et programmation Python, Dérivation et étude de fonctions, Fonction logarithme népérien. L'énoncé est accompagné d'indices progressifs pour guider la réflexion sans donner la réponse, et d'un corrigé détaillé.

Soit $f$ la fonction définie sur l'intervalle $\left]0\,;\,+\infty\right[$ par :

$$f(x) = x\ln(x) - x - 2.$$

On admet que la fonction $f$ est deux fois dérivable sur $\left]0\,;\,+\infty\right[$.
On note $f'$ sa dérivée, $f''$ sa dérivée seconde et $\mathcal{C}_f$ sa courbe représentative dans un repère.

1.

Question Q1a

Démontrer que, pour tout $x$ appartenant à $\left]0\,;\,+\infty\right[$, on a $f'(x) = \ln(x)$.

Question Q1b

Déterminer une équation de la tangente $T$ à la courbe $\mathcal{C}_f$ au point d'abscisse $x = e$.

Question Q1c

Justifier que la fonction $f$ est convexe sur l'intervalle $\left]0\,;\,+\infty\right[$.

Question Q1d

En déduire la position relative de la courbe $\mathcal{C}_f$ et de la tangente $T$.

2.

Question Q2a

Calculer la limite de la fonction $f$ en $0$.

Question Q2b

Démontrer que la limite de la fonction $f$ en $+\infty$ est égale à $+\infty$.

Question Q3

Dresser le tableau de variations de la fonction $f$ sur l'intervalle $\left]0\,;\,+\infty\right[$.

4.

Question Q4a

Démontrer que l'équation $f(x) = 0$ admet une unique solution dans l'intervalle $\left]0\,;\,+\infty\right[$. On note $\alpha$ cette solution.

Question Q4b

Justifier que le réel $\alpha$ appartient à l'intervalle $\left]4{,}3\,;\,4{,}4\right[$.

Question Q4c

En déduire le signe de la fonction $f$ sur l'intervalle $\left]0\,;\,+\infty\right[$.

5. On considère la fonction `seuil` suivante écrite dans le langage Python :

On rappelle que la fonction `log` du module `math` (que l'on suppose importé) désigne la fonction logarithme népérien $\ln$.

PYTHON
def seuil(pas) :
    x=4.3
    while x*log(x) - x - 2 < 0:
        x=x+pas
    return x
Question Q5

Quelle est la valeur renvoyée à l'appel de la fonction `seuil(0.01)` ?
Interpréter ce résultat dans le contexte de l'exercice.

Énoncé : Ministère de l'Éducation nationale — Baccalauréat Spécialité Mathématiques, Nouvelle-Calédonie J2 2022. Diffusé sous Licence Ouverte 2.0 (Etalab). Indices et correction : © Objectif Maths Tours.
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