Inscription / Connexion Nouveau Sujet

1 2 3 +


Niveau première
Partager :

Sphère dans un cône

Posté par
zetsuen
06-03-13 à 12:34

Bonjour, il y a une exercice dont je n'arrive pas à traiter. Voici l'exercice en espérant que vous pourriez m'aider :
S est une sphère de centre O et de rayon 6 cm
On souhaite inscrire cette sphère dans un cône de révolution dont le volume est le plus petit possible. Quelle doivent être les dimensions de ce cône ?


J'ai commencer par dire que AO= x et que la hauteur du cône vaut AH ( j'ai nommée le point H ). J'ai appelée BC le diamétre de la base du cône et que son rayon vallait r'
Je sais qu'il y a comme base le théorème de pythagore mais j'aimerai avoir de l'aide si possible. Merci

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : Sphère dans un cône 06-03-13 à 13:14

Bonjour,

Pourrais-tu poster la/ta figure, stp ?

Nicolas

Posté par
zetsuen
re : Sphère dans un cône 06-03-13 à 13:37

oui, cette image je l'ai pri d'un forum mais il représente exactement la situation

Sphère dans un cône

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : Sphère dans un cône 06-03-13 à 13:56

Soit \alpha l'angle \widehat{OAH} de la figure

Dans le triangle OAH rectangle en H :
\sin\alpha = \frac{ OH }{ AO } = \frac{ r  }{ h-r }

Dans le triangle ODC rectangle en D :
\tan\alpha = \frac{ R }{ h }

Utilise ensuite la relation entre sinus et tangente pour en déduire une expression de R en fonction de h.

Tu pourras en déduire une expression du volume du cône en fonction de h.

Il restera à minimiser cette fonction.

Nicolas

Posté par
zetsuen
re : Sphère dans un cône 06-03-13 à 14:02

la relation entre sinus et tangente :
tan= sinus/cosinus ??

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : Sphère dans un cône 06-03-13 à 14:09

Il faut une relation sans cosinus. Juste entre sinus et tangente.

Posté par
zetsuen
re : Sphère dans un cône 06-03-13 à 14:11

j'ai pas compris pourquoi tu a mis r/h pour le triangle ODC

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : Sphère dans un cône 06-03-13 à 14:13

Je n'ai pas écrit r/h, mais R/h.

Posté par
zetsuen
re : Sphère dans un cône 06-03-13 à 14:14

oui mais c le h que je ne comprend pas parce que h c'est la hauteur alors que OD vaut moins

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : Sphère dans un cône 06-03-13 à 14:16

Faute de frappe. Je voulais parler du triangle ADC.

Posté par
zetsuen
re : Sphère dans un cône 06-03-13 à 14:16

ah voila ^^

Posté par
zetsuen
re : Sphère dans un cône 06-03-13 à 14:17

bon pour ce qui est de la relation entre sinus et tangente je ne vois pas du tout

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : Sphère dans un cône 06-03-13 à 14:20

\tan^2x = \frac{ \sin^2x }{ \cos^2x } = \frac{ \sin^2x }{ 1-\sin^2x }

Posté par
zetsuen
re : Sphère dans un cône 06-03-13 à 14:22

cette relation c'est le résultat d'une démarche?

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : Sphère dans un cône 06-03-13 à 14:24

Je ne comprends pas ta question.

Posté par
zetsuen
re : Sphère dans un cône 06-03-13 à 14:26

non je n'ai rien dit

Posté par
zetsuen
re : Sphère dans un cône 06-03-13 à 14:32

et donc si on enlève les carrés ca fait tan x = sin x / 1-sin x ??

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : Sphère dans un cône 06-03-13 à 14:34

Non. Cela fait |tan| = |sin| / V(1-sin²)

Posté par
zetsuen
re : Sphère dans un cône 06-03-13 à 14:37

ah donc (R/h) = (r/h-r)/ 1-(r/h-r)²
??

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : Sphère dans un cône 06-03-13 à 14:42

Il manque des parenthèses, mais oui.
Néanmoins, je te conseille de garder les carrés, car c'est R² qui intervient dans la formule du volume d'un cône.

Posté par
zetsuen
re : Sphère dans un cône 06-03-13 à 14:44

quand j'ai fait le calcule avec les carrés c'était trop compliqué

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : Sphère dans un cône 06-03-13 à 14:45

Quelle expression de R² en fonction de r et h trouves-tu ?

Posté par
zetsuen
re : Sphère dans un cône 06-03-13 à 14:48

donc si je laisse les carrés:
R²/h² = r²/h²-2hr+r²
        1-(r²/h²-2hr+r²)

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : Sphère dans un cône 06-03-13 à 14:49

Il manque des parenthèses, mais l'expression semble correcte.
Il te reste à simplifier un peu.
Par exemple en multipliant numérateur et dénominateur du membre de droite par (h²-2hr+r²)

Posté par
zetsuen
re : Sphère dans un cône 06-03-13 à 14:50

où il manque des parenthéses?

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : Sphère dans un cône 06-03-13 à 14:51

Comme la division est prioritaire sur l'addition et la soustraction, r²/h²-2hr+r² se lit \frac{r^2}{h^2}-2hr+r^2

Posté par
zetsuen
re : Sphère dans un cône 06-03-13 à 14:55

pour simplifier je suis bloquée

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : Sphère dans un cône 06-03-13 à 14:55

Je te l'ai dit : multiplie numérateur et dénominateur du membre de droite par (h²-2hr+r²)

Posté par
zetsuen
re : Sphère dans un cône 06-03-13 à 14:58

ca donne r²/1-r² ??

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : Sphère dans un cône 06-03-13 à 15:01

Non. Le "1" n'est pas bon.

Posté par
zetsuen
re : Sphère dans un cône 06-03-13 à 15:04

je suis un peu perdu

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : Sphère dans un cône 06-03-13 à 15:08

Je ne vois pas pourquoi.

\tan^2\alpha = \frac{ \sin^2\alpha }{ 1-\sin^2\alpha }

\frac{R^2}{h^2} = \frac{ \frac{r^2}{h^2-2hr+r^2} }{ 1 - \frac{r^2}{h^2-2hr+r^2} }

On multiplie numérateur et dénominateur du membre de droite par (h²-2hr+r²).

\frac{R^2}{h^2} = \frac{ r^2 }{ (h^2-2hr+r^2) - r^2 }

\frac{R^2}{h^2} = \frac{ r^2 }{ h^2-2hr }

R^2= \frac{ r^2h^2 }{ h^2-2hr }

R^2= \frac{ r^2h }{ h-2r }

Posté par
zetsuen
re : Sphère dans un cône 06-03-13 à 15:09

ah j'ai zapper une étape

Posté par
zetsuen
re : Sphère dans un cône 06-03-13 à 15:12

j'ai pas multiplier 1 par (h²-2hr+r²)

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : Sphère dans un cône 06-03-13 à 15:13

En effet.
Maintenant, exprime le volume du cône en fonction de R et h (facile - cf. cours).
Puis, grâce à l'égalité ci-dessus, en fonction de h seul.
Restera ensuite à minimiser l'expression obtenue.

Posté par
zetsuen
re : Sphère dans un cône 06-03-13 à 15:20

V= *r²*h²  ??
       3h-6r  

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : Sphère dans un cône 06-03-13 à 15:21

OK.

Posté par
zetsuen
re : Sphère dans un cône 06-03-13 à 15:24

c'est  bien ça?

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : Sphère dans un cône 06-03-13 à 15:24

Oui. L'expression du volume en fonction de h me semble bonne.

Posté par
zetsuen
re : Sphère dans un cône 06-03-13 à 15:26

donc ensuite il faut que je minimise cette expressions mais comment faire?

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : Sphère dans un cône 06-03-13 à 15:27

Comme vu en cours.
Etablis le tableau de variations, et vois si la fonction admet un minimum.

Posté par
zetsuen
re : Sphère dans un cône 06-03-13 à 15:28

faut trouver sa dérivée non?

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : Sphère dans un cône 06-03-13 à 15:30

Oui.

Posté par
zetsuen
re : Sphère dans un cône 06-03-13 à 15:32

pour la partie du haut je sais pas comment calculer sa dérivé

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : Sphère dans un cône 06-03-13 à 15:35

pi et r sont des constantes.
Tu ne connais pas la dérivée de h² par rapport à h ?
La réponse est dans le cours.

Posté par
zetsuen
re : Sphère dans un cône 06-03-13 à 16:11

bon pour la partie du bas j'ai trouver -3 ?

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : Sphère dans un cône 06-03-13 à 16:13

???
La dérivée de 3h-6r par rapport à h n'est pas -3, mais 3.

De toute façon, il ne faut pas procéder ainsi.
C'est de la forme u(h)/v(h).
Vous avez vu en cours comment dériver cela.

Posté par
zetsuen
re : Sphère dans un cône 06-03-13 à 16:14

donc si c'est une constante sa dérivée vaut 0 n'est-ce pas?

Posté par
zetsuen
re : Sphère dans un cône 06-03-13 à 16:15

oui mais avec le total ça vaut -3 non?

Posté par
zetsuen
re : Sphère dans un cône 06-03-13 à 16:17

non j'ai dit une bêtise désolée

1 2 3 +




Vous devez être membre accéder à ce service...

Pas encore inscrit ?

1 compte par personne, multi-compte interdit !

Ou identifiez-vous :


Rester sur la page

Inscription gratuite

Fiches en rapport

parmi 1704 fiches de maths

Désolé, votre version d'Internet Explorer est plus que périmée ! Merci de le mettre à jour ou de télécharger Firefox ou Google Chrome pour utiliser le site. Votre ordinateur vous remerciera !