Fiche de mathématiques
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Bac Mathématiques

Cameroun 2023

Série CG-ACC

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Durée : 2h
Coefficient: 2



Bac Cameroun 2023 série CG-ACC : image 2


Bac Cameroun 2023 série CG-ACC : image 1







Partie A:



1-a) Résolvons dans \R l'équation : x^2+x-2\text{ : }

On calcule le discriminant \Delta=1^2-4\times 1\times(-2)=1+8=9>0

Donc l'équation admet deux solutions x_1\text{ et }x_2\text{ : }

x_1=\dfrac{-1-\sqrt{9}}{2}=\dfrac{-1-3}{2}=\dfrac{-4}{2}=-2

x_2=\dfrac{-1+\sqrt{9}}{2}=\dfrac{-1+3}{2}=\dfrac{2}{2}=1

\boxed{\text{L'ensemble des solutions de l'équation est: }S_1=\lbrace -2;1\rbrace }


b) Résolvons dans \R l'équation : e^{2x}+e^x-2\text{ : }

\begin{matrix} e^{2x}+e^{x}-2=0&\iff& \left(e^x\right)^2+e^x-2=0 \\&\iff& e^x=-2\text{ ou }e^x=1 &\text{(D'après }\red\text{ 1-a) }\black\text{)} \\&\iff& e^x=1 &\text{( Car pour tout réel }x\text{ : }e^x>0\text{ )} \\&\iff& \ln (e^x)=\ln 1 \\&\iff& x=0 \end{matrix}

\boxed{\text{L'ensemble des solutions de l'équation est: }S_2=\lbrace 0\rbrace }


2-a) Résolvons dans \R^2 le système d'équations : \begin{cases} 2x+3y=-1\\x-2y=3\end{cases}\text{ : }

\begin{matrix}\begin{cases} 2x+3y=-1\\x-2y=3\end{cases}&\iff& \begin{cases} 2x+3y=-1\\-2x+4y=-6\end{cases}\\&\iff& \begin{cases} 2x+3y=-1\\7y=-7\end{cases}\\&\iff& \begin{cases} 2x=-1-3y\\y=-1\end{cases}\\&\iff& \begin{cases} x=\dfrac{-1-3y}{2}\\y=-1\end{cases}\\&\iff& \begin{cases} x=\dfrac{-1+3}{2}\\y=-1\end{cases}\\&\iff& \begin{cases} x=1\\y=-1\end{cases}\end{matrix}

Donc:
\boxed{\text{Le couple vérifiant le système est }(1;-1) }


b) Résolvons dans \R^2 le système d'équations : \begin{cases} 2\ln x+3\ln y=-1\\ \ln x-2\ln y=3\end{cases}\text{ : }

En posant X=\ln x \text{ et }Y=\ln y

\begin{matrix}\begin{cases} 2\ln x+3\ln y=-1\\ \ln x-2\ln y=3\end{cases}&\iff&\begin{cases} 2X+3Y=-1\\X-2Y=3\end{cases}\\&\iff& \begin{cases} X=1\\Y=-1\end{cases}&\text{ (d'après }\red 2-a)\black\text{ )}\\&\iff&  \begin{cases} \ln x=1\\\ln y=-1\end{cases}\\&\iff&  \begin{cases} e^{ \ln x}=e^1\\ e^{\ln y}=e^{-1}\end{cases}\\&\iff&  \begin{cases} x=e\\ y=e^{-1}\end{cases}\end{matrix}

Donc:
\boxed{\text{Le couple vérifiant le système est }(e;e^{-1}) }


3) Le sac contient une boule verte, trois boules rouges et deux boules jaunes, donc 6 boules au total.

Et on tire simultanément et au hasard 2 boules du sac, donc:
\boxed{\text{Card }(\Omega) = {6\choose 2}=15}


a) Puisque A="Une des deux boules est verte" , alors A =\lbrace V;x\rbrace\text{ avec }x=R\text{ ou }x=J .

D'où: P(A)=\dfrac{{1\choose 1}{5\choose 1}}{15}=\dfrac{1\times 5 }{15} = \dfrac{5}{15}\Longrightarrow \boxed{P(A)=\dfrac{1}{3}}

b) Puisque B="Les deux boules sont de couleurs distinctes" , alors B =\lbrace V;R\rbrace\text{ ou }\lbrace V;J\rbrace\text{ ou }\lbrace J;R\rbrace .

D'où: P(B)=\dfrac{{1\choose 1}{2\choose 1}+{1\choose 1}{3\choose 1}+{2\choose 1}{3\choose 1}}{15}=\dfrac{2+3+6 }{15} \Longrightarrow \boxed{P(B)=\dfrac{11}{15}}

Remarque:

 Cliquez pour afficher


c) Puisque C="Au moins une des deux boules est jaune" , alors C =\lbrace V;J\rbrace\text{ ou }\lbrace R;J\rbrace\text{ ou }\lbrace J;J\rbrace .

D'où: P(C)=\dfrac{{1\choose 1}{2\choose 1}+{3\choose 1}{2\choose 1}+{2\choose 2}}{15} = \dfrac{2+6+1}{15}=\dfrac{9}{15}\Longrightarrow \boxed{P(C)=\dfrac{3}{5}}

4-a) On sait que:

U_1 désigne le volume d'eau dans la citerne 1 heure après 7 heures, donc: U_1=U_0-200=2000-200\Longrightarrow \boxed{U_1=1800}

U_2 désigne le volume d'eau dans la citerne 2 heures après 7 heures, donc: U_1=U_0-200-200=2000-400\Longrightarrow \boxed{U_2=1600}

b) Pour tout entier naturel n\text{ , }U_n représente le volume d'eau dans la citerne n heures après 7 heures, et U_{n+1} est le volume d'eau dans la citerne n+1 heures après 7 heures.

Et puisque chaque heure, 200\ell d'eau sont retirés de la citerne, donc:

\boxed{U_{n+1}=U_n-200}
.

c) On déduit de ce qui précède que :

\boxed{(U_n)\text{ est une suite arithmétique de premier terme }U_0=2000\text{ et de raison }r=-200 }


Il s'ensuit alors que, pour tout entier naturel n\text{ :}

U_n=U_0+rn\Longrightarrow \boxed{U_n=U_0-200n}


Notons n_f l'entier naturel qui représente le nombre d'heures après 7 heures auquel la citerne sera vide, c'est-à-dire contenant 0\ell \text{ , donc : } U_{n_f}=0

On obtient donc:

U_{n_f}=0\Longrightarrow U_0-200n_f=0 \Longrightarrow n_f=\dfrac{U_0}{200}\Longrightarrow n_f=\dfrac{2000}{200}\Longrightarrow \boxed{n_f=10}

\boxed{\text{ La citerne sera vide à 10 heures après 7 heures}}


Partie B


\text{ La fonction }f\text{ est définie par } f(x)=\dfrac{-x^2-2x+7}{2x+2}


1) On a:

\begin{matrix} x\in D&\iff& 2x+2\neq 0 &\iff & 2x\neq -2 &\iff& x\neq -1 \end{matrix}

Donc:

D=\R\backslash\lbrace -1\rbrace \Longrightarrow \boxed{D=]-\infty;-1[\cup]-1;+\infty[ }


2) Déterminons les réels a\text{ , }b\text{ et }c \text{ tels que : }\forall x\in D\text{ : }f(x)=ax+b+\dfrac{c}{x+1}

Pour tout x\in D\text{ : }

\begin{matrix} f(x)=ax+b+\dfrac{c}{x+1}&\iff& f(x)= \dfrac{(ax+b)(x+1)+c}{x+1} \\\\&\iff& f(x)= \dfrac{ax^2+ax+bx+b+c}{x+1} \\\\&\iff& \dfrac{-x^2-2x+7}{2x+2} = \dfrac{ax^2+(a+b)x+(b+c)}{x+1} \\\\&\iff& \dfrac{-x^2-2x+7}{2x+2}= \dfrac{2[ax^2+(a+b)x+(b+c)]}{2(x+1)}\\\\&\iff& \dfrac{-x^2-2x+7}{2x+2}= \dfrac{2ax^2+2(a+b)x+2(b+c)}{2x+2} \end{matrix}

Par identification, on obtient:

\begin{matrix} \begin{cases} 2a=-1 \\ 2(a+b)=-2 \\2(b+c)=7\end{cases}&\iff&  \begin{cases} a=-\dfrac{1}{2} \\ a+b=-1 \\b+c=\dfrac{7}{2}\end{cases}&\iff&  \begin{cases} a=-\dfrac{1}{2} \\ b=-1-a \\c=\dfrac{7}{2}-b\end{cases}&\iff&  \begin{cases} a=-\dfrac{1}{2} \\ b=-1+\dfrac{1}{2} \\c=\dfrac{7}{2}-\left(-1+\dfrac{1}{2}\right)\end{cases}&\iff& \boxed{ \begin{cases} a=-\dfrac{1}{2} \\ b=-\dfrac{1}{2} \\c=4\end{cases}}\end{matrix}

Et on aboutit à une deuxième expression de f\text{ : }

\boxed{\text{Pour tout }x\text{ de }D\text{ : }f(x)=-\dfrac{1}{2}x-\dfrac{1}{2}+\dfrac{4}{x+1} }


3) Calculons les limites en -\infty\text{ et en }+\infty\text{ : }

On utilise la première expression de la fonction f\text{ . }

\displaystyle\lim_{x\to -\infty} f(x)= \displaystyle\lim_{x\to -\infty} \dfrac{-x^2-2x+7}{2x+2}=\displaystyle\lim_{x\to -\infty} \dfrac{-x^2}{2x}=\displaystyle\lim_{x\to -\infty} \dfrac{-x}{2}=-(-\infty)=+\infty

\displaystyle\lim_{x\to +\infty} f(x)= \displaystyle\lim_{x\to +\infty} \dfrac{-x^2-2x+7}{2x+2}=\displaystyle\lim_{x\to +\infty} \dfrac{-x^2}{2x}=\displaystyle\lim_{x\to +\infty} \dfrac{-x}{2}=-(+\infty)=-\infty

Calculons les limites en -1^-\text{ et en }-1^+\text{ : }

On utilise la deuxième expression de la fonction f\text{ . }

Puisque \displaystyle\lim_{x\to -1^-} x+1=0^- \enskip\text{ et }\enskip \displaystyle\lim_{x\to -1^+} x+1=0^+

Alors:

\displaystyle\lim_{x\to -1^-} f(x)= \displaystyle\lim_{x\to -1^-} -\dfrac{1}{2}x-\dfrac{1}{2}+\dfrac{4}{x+1}=-\dfrac{1}{2}\times (-1)-\dfrac{1}{2}+\dfrac{4}{0^-}=0-\infty=-\infty

\displaystyle\lim_{x\to -1^+} f(x)= \displaystyle\lim_{x\to -1^+} -\dfrac{1}{2}x-\dfrac{1}{2}+\dfrac{4}{x+1}=-\dfrac{1}{2}\times (-1)-\dfrac{1}{2}+\dfrac{4}{0^+}=0+\infty=+\infty

Récapitulation:

\boxed{\begin{matrix}\displaystyle\lim_{x\to -\infty} f(x)=+\infty & ;&\displaystyle\lim_{x\to +\infty} f(x)=-\infty \\\\ \displaystyle\lim_{x\to -1^-} f(x)=-\infty & ; &\displaystyle\lim_{x\to -1^+} f(x)=+\infty\end{matrix} }


4) Calculons les limites de f(x)-y \text{ tel que }y=-\dfrac{1}{2}x-\dfrac{1}{2} \text{ en }-\infty \text{ et en }+\infty

On utilise la deuxième expression de la fonction f\text{ . }

\displaystyle\lim_{x\to -\infty} f(x)-y= \displaystyle\lim_{x\to -\infty} -\dfrac{1}{2}x-\dfrac{1}{2}+\dfrac{4}{x+1}-\left(-\dfrac{1}{2}x-\dfrac{1}{2}\right)= \displaystyle\lim_{x\to -\infty}\dfrac{4}{x+1}=\dfrac{4}{-\infty}=0

\displaystyle\lim_{x\to +\infty} f(x)-y= \displaystyle\lim_{x\to +\infty} -\dfrac{1}{2}x-\dfrac{1}{2}+\dfrac{4}{x+1}-\left(-\dfrac{1}{2}x-\dfrac{1}{2}\right)= \displaystyle\lim_{x\to +\infty}\dfrac{4}{x+1}=\dfrac{4}{+\infty}=0

On en déduit que:

\boxed{\begin{matrix}\text{ La droite }(L)\text{ d'équation }y=-\dfrac{1}{2}x-\dfrac{1}{2}\text{ est une asymptote }\\ \text{ oblique à la courbe }(C)\text{ au voisinage de }-\infty \text{ et de }+\infty\end{matrix} }


De plus, on a:

\displaystyle\lim_{x\to -1^-} f(x)=-\infty \text{ et }\displaystyle\lim_{x\to -1^+} f(x)=+\infty


Donc :

\boxed{\begin{matrix}\text{ La droite d'équation }x=-1\text{ est une asymptote verticale à la courbe }(C) \\\text{ dirigée vers le bas à gauche, et vers le haut à droite . }\end{matrix}}


5) La fonction f est dérivable sur D comme quotient de deux fonctions polynomiales dérivables sur D.

Donc, pour tout réel x appartenant à D\text{ : }

\begin{matrix} f'(x)&=& \left( -\dfrac{1}{2}x-\dfrac{1}{2}+\dfrac{4}{x+1}\right)' &=& -\dfrac{1}{2} +\left(\dfrac{4}{x+1}\right)' \\\\&=& -\dfrac{1}{2}-\dfrac{4}{(x+1)^2} &=& -\dfrac{(x+1)^2-2\times 4 }{2(x+1)^2} \\\\&=& -\dfrac{(x+1)^2+8}{2(x+1)^2}&=& \dfrac{-\left((x+1)^2+8\right)}{2(x+1)^2}\end{matrix}

\boxed{\text{ Pour tout }x\in D\text{ : }f'(x)= \dfrac{-\left((x+1)^2+8\right)}{2(x+1)^2}}


6) Puisque pour tout x\in D\text{ : }(x+1)^2> 0 \text{ , donc : }2(x+1)^2> 0\text{ et }(x+1)^2+8 >8> 0

Il s'ensuit alors que pour tout x\in D\text{ : }\dfrac{(x+1)^2+8}{2(x+1)^2} > 0

D'où:
\boxed{\forall x\in D\text{ : }f'(x)=\dfrac{-\left((x+1)^2+8\right)}{2(x+1)^2}< 0 }


On en déduit que :

\boxed{\text{La fonction }f\text{ est strictement décroissante sur }D=]-\infty;-1[\cup]-1;+\infty[}


Dressons le tableau de variations de la fonction f\text{ : }

\begin{array}{|c|rcccccc|} \hline x     & -\infty  &        &          & -1      &            &        &   +\infty                                          \\ \hline f'(x) &          & -      &          &\dbarre &            &-       &                                         \\ \hline       &  +\infty       &        &          &\dbarre &+\infty     &        &                                         \\  f           &          &\searrow&          &\dbarre &            &\searrow&                                         \\	             &          &        &  -\infty &\dbarre &            &        & -\infty                                      \\  \hline \end{array}


Attention: Il faut mettre double barre en -1 pour indiquer que la fonction f (et sa dérivée) n'est pas définie en -1 .

7) Supplément :

 Cliquez pour afficher


Le graphique :

Bac Cameroun 2023 série CG-ACC : image 3


8) Erreur dans l'énoncé : La fonction F est définie sur ]-1;+\infty[ par : F(x)=-\dfrac{(x\red+\black 1)^2}{4}+4\ln (x+1)+\dfrac{1}{4}

La fonction F est dérivable sur ]-1;+\infty[ comme somme de fonctions dérivables sur ]-1;+\infty[ .

Pour tout x\in ]-1;+\infty[\text{ : }

\begin{matrix} F'(x)&=& \left(-\dfrac{(x+1)^2}{4}+4\ln (x+1)+\dfrac{1}{4}\right)' &=& -\dfrac{1}{4}\left[(x+1)^2\right]'+4\left[\ln (x+1)\right]' \\\\&=& -\dfrac{1}{4}(2(x+1)) +4\dfrac {(x+1)'}{x+1}&=& \dfrac{-(x+1)}{2}+\dfrac{4}{x+1} \\\\&=& \dfrac{-(x+1)^2+8 }{2(x+1)}&=& \dfrac{-(x^2+2x+1)+8 }{2x+2} \\\\&=& \dfrac{-x^2-2x-1+8 }{2x+2}&=& f(x)\end{matrix}

Donc:
\text{ La fonction }F\text{ est une primitive de }f\text{ sur }]-1;+\infty[ \enskip\enskip\enskip (I)


De plus :

F(0)=-\dfrac{(0+1)^2}{4}+4\ln (0+1)+\dfrac{1}{4}=-\dfrac{1}{4}+\underbrace{4\ln 1}_{=0} +\dfrac{1}{4} = -\dfrac{1}{4} +\dfrac{1}{4}=0

Donc:
F(0)=0\enskip\enskip\enskip (II)


De (I)\text{ et } (II)\text{ , on déduit que: }

\boxed{\text{ La fonction }F\text{ est la primitive de }f\text{ sur }]-1;+\infty[ \text{ qui s'annule en }0}
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