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Mathématiques

BAC TERM_STI2D 2022 — Polynésie · 4 mai 2022

Polynésie
Dérivation et étude de fonctions Équations différentielles Fonction exponentielle Fonction logarithme népérien Limites de fonctions Nombres complexes

Cet exercice est issu des annales officielles du Baccalauréat TERM_STI2D — Physique-Chimie et Mathématiques (Terminale technologique), session Polynésie 2022. Il couvre 6 thèmes : Dérivation et étude de fonctions, Équations différentielles, Fonction exponentielle…. L'énoncé est accompagné d'indices progressifs pour guider la réflexion sans donner la réponse, et d'un corrigé détaillé.

EXERCICE 3 commun à tous les candidats (mathématiques)

Dans cet exercice, seulement 4 questions au choix parmi les 6 questions proposées sont à traiter

Toutes ces questions sont indépendantes les unes des autres.

Une entreprise réalise des bouchons par injection plastique. On modélise la température (en degré Celsius) d'un bouchon plastique à l'issue de sa fabrication, en fonction du temps $ t $ (en seconde) par l'équation différentielle :

$$y' = -0{,}1y + 7.$$

Question Q1

Montrer que la fonction $\theta $ définie par $\theta(t) = 80e^{-0{,}1t} + 70 $ sur l'intervalle $[0 ; +\infty[$ est solution de cette équation différentielle et qu'elle vérifie la conditionsss initiale $\theta(0) = 150 $.

Soit le nombre complexe $ z = -1 + i $.

Question Q2a

a. Montrer que $ z = \sqrt{2}\, e^{i\frac{3\pi}{4}}$.

Question Q2b

b. Quelle est la partie imaginaire de $ z^4 $ ? Justifier.

Une voiture électrique, dont l'accumulateur est totalement déchargé, est branchée à une borne de rechargement. L'énergie emmagasinée par l'accumulateur (en kilowattheure), notée $ E $, peut être modélisée en fonction du temps $ t $ écoulé (en heure) par la fonction $ E $ définie pour $ t \in [0 ; +\infty[$ par :

$$E(t) = 18\left(1 - e^{-0{,}45t}\right).$$

On admet que cette voiture a une énergie de stockage limitée à $ 18\ \mathrm{kWh}$.

Question Q3

Déterminer l'instant $ t_0 $, arrondi à la minute, à partir duquel la moitié de cette énergie de stockage limite a été emmagasinée.

On considère une fonction $ f $ dérivable sur $]0 ; +\infty[$ dont la fonction dérivée $ f'$ est, donnée, pour tout $ x \in ]0 ; +\infty[$, par $ f'(x) = \dfrac{-3x + 2}{x}$.

Question Q4

Étudier le sens de variation de la fonction $ f $ sur $]0 ; +\infty[$.

On considère l'équation :

$$3\ln(x) - \ln(x + 30) = 2\ln(5),$$

où $ x $ appartient à l'intervalle $]0 ; +\infty[$.

Donner, parmi les quatre propositions suivantes, la solution de cette équation.

Question Q5

Donner, parmi les quatre propositions suivantes, la solution de cette équation.

a. $ 0 $   b. $ e^{-5}$   c. $ 10 $   d. $ 20 $

Une société de peinture utilise, dans le cadre de son activité, une nacelle élévatrice (dite « nacelle à ciseaux »).

On note $ h(t)$ la hauteur (en mètre) de la nacelle à l'instant $ t $ (en seconde) suivant la mise en route.

On suppose que $ h $ est la fonction de la variable réelle $ t $ définie et dérivable sur $[0 ; +\infty[$ d'expression

$$h(t) = -15e^{-0{,}2t} + 18.$$

D'après : https://www.haulotte.fr/produitlh18-sx

Question Q6a

a. Déterminer la hauteur initiale de la nacelle.

Question Q6b

b. Déterminer la limite de la fonction $ h $ en $+\infty $. Interpréter cette limite dans le contexte de l'exercice.

Énoncé : Ministère de l'Éducation nationale — Baccalauréat TERM_STI2D Physique-Chimie & Mathématiques, Polynésie 2022. Diffusé sous Licence Ouverte 2.0 (Etalab). Indices et correction : © Objectif Maths Tours.
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