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BAC Spé Maths 2022 — Madagascar J1 2022

Centres étrangers 18 mai 2022
Dérivation et étude de fonctions Fonction exponentielle Python Suites numériques

Cet exercice est issu des annales officielles du Baccalauréat Spécialité Mathématiques (Terminale générale), session Madagascar J1 2022. Il couvre 4 thèmes : Dérivation et étude de fonctions, Fonction exponentielle, Python…. L'énoncé est accompagné d'indices progressifs pour guider la réflexion sans donner la réponse, et d'un corrigé détaillé.

Partie A

On considère la fonction $f$ définie pour tout réel $x$ par :
$$f(x) = 1 + x - e^{0{,}5x-2}$$
On admet que la fonction $f$ est dérivable sur $\mathbb{R}$. On note $f'$ sa dérivée.

Question Q1a

Déterminer la limite de la fonction $f$ en $-\infty$.

Question Q1b

Démontrer que, pour tout réel $x$ non nul,
$$f(x) = 1 + 0{,}5x\left(2 - \frac{e^{0{,}5x}}{0{,}5x} \times e^{-2}\right)$$
En déduire la limite de la fonction $f$ en $+\infty$.

Question Q2a

Déterminer $f'(x)$ pour tout réel $x$.

Question Q2b

Démontrer que l'ensemble des solutions de l'inéquation $f'(x) < 0$ est l'intervalle $\left]4+2\ln(2)\,;\,+\infty\right[$.

Question Q3

Déduire des questions précédentes le tableau de variation de la fonction $f$ sur $\mathbb{R}$. On fera figurer la valeur exacte de l'image de $4+2\ln(2)$ par $f$.

Question Q4

Montrer que l'équation $f(x) = 0$ admet une unique solution sur l'intervalle $\left[-1\,;\,0\right]$.

Partie B

On considère la suite $(u_n)$ définie par $u_0 = 0$ et, pour tout entier naturel $n$, $u_{n+1} = f(u_n)$ où $f$ est la fonction définie à la partie A.

Question Q5a

Démontrer par récurrence que, pour tout entier naturel $n$, on a :
$$u_n \leqslant u_{n+1} \leqslant 4$$

Question Q5b

En déduire que la suite $(u_n)$ converge. On notera $\ell$ la limite.

Question Q6a

On rappelle que $f$ vérifie la relation $\ell = f(\ell)$.

Démontrer que $\ell = 4$.

Question Q6b

On considère la fonction `valeur` écrite ci-contre dans le langage Python :

PYTHON
def valeur(a):
    u = 0
    n = 0
    while u <= a:
        u = 1 + u - exp(0.5*u - 2)
        n = n + 1
    return n

L'instruction `valeur(3.99)` renvoie la valeur 12.

Interpréter ce résultat dans le contexte de l'exercice.

Énoncé : Ministère de l'Éducation nationale — Baccalauréat Spécialité Mathématiques, Madagascar J1 2022 2022. Diffusé sous Licence Ouverte 2.0 (Etalab). Indices et correction : © Objectif Maths Tours.
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