Fiche de mathématiques
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Bac Mathématiques

Union des Comores 2023

Série D

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Durée : 4h
Coefficient: 4


4 points

exercice 1


1) Résoudre dans l'ensemble des nombres complexes l'équation: z^2+2iz-4=0

2) Dans le plan complexe muni d'un repère orthonormé (O,\vec{u};\vec{v}) . On donne les points A\text{ ; }B\text{ et }C d'affixes respectives z_A=2i\text{ ; }z_B=-\sqrt{3}-i\text{ et }z_C=\sqrt{3}-i .

a) Montrer que les points B\text{ et }C appartiennent au cercle (C) de centre O origine du repère et de rayon r=2 .

b) Tracer  (C) puis placer les points A\text{; }B\text{ et }C sur le repère (O,\vec{u};\vec{v}) .

3) On pose W=\dfrac{z_C-z_A}{z_B-z_A} .

a) Montrer que W=\dfrac{1}{2}+\dfrac{\sqrt{3}}{2}i puis en déduire la forme exponentielle de W .

b) Déterminer la nature du triangle ABC .

4) Soit D l'image du point A par la rotation R de centre B et d'angle de mesure \theta=\dfrac{4\pi}{3} .

a) Montrer que l'affixe du point D est z_D=-4i .

b) Montrer que ABDC est un parallèlogramme.

c) Justifier que ABDC est un losange.

6 points

exercice 2


Une entreprise veut designer une nouvelle dirigeante: composée de trois personnes pour occuper trois postes A\text{ , }B\text{ et }C ( sans possibilité de cumul de postes). Le choix se porte dur deux hommes et trois femmes.

I) Soit X la variable aléatoire désignant le nombre des femmes choisies pour occuper les postes.

a) Déterminer l'univers image associé à la variable aléatoire X.

b) Déterminer la loi de probabilité de X .

c) Déterminer la fonction de répartition de X.

d) Calculer l'espérance mathématique et la variance de X.

II) Le nombre d'employés de cette entreprise pendant les six dernières années est représenté dans le tableau ci-dessous. x_i\text{ : }le rang de l'année et y_i{ : }le nombre d'employés.

\begin{array}{|c|l|l|l|l|l|l|}\hline \text{Année} &2017&2018&2019&2020&2021&2022\\\hline \text{Rang de l'année: }x_i &1&2&3&4&5&6\\\hline \text{Nombre d'employés: }y_i &70&90&115&m&170&220\\\hline   \end{array}


Avec m un nombre entier naturel .

Soit (D) la droite de régression de y en x obtenue par la méthode des moindres carrées d'équation réduite: y=29x+32,5 .

1) Déterminer les coordonnées du point moyen G ; puis la valeur de m .

2-a) Justifier que la variance de X est V(X)=2,9 puis que la covariance de X et Y est Cov(X,Y)=84,5 .

b) On donne la variance de Y\text{ : }V(Y)=2518,3 , déterminer le coefficient de corrélation linéaire r puis interpréter le résultat.

c) Donner une estimation du nombre d'employés de l'entreprise en 2026 .

10 points

probleme


Partie A: Étude d'une équation différentielle

On considère les équations différentielles (E)\text{ : }y''-y=2e^x+1\text{ et }(E_0)\text{ : }y''-y=0

1) Vérifier que la fonction u définie sur \R par: u(x)=xe^x-1 est une solution particulière de (E).

2-a) Montrer qu'une fonction g deux fois dérivable sur \R est une solution de l'équation (E) si et seulement si g-u est une solution de (E_0) .

b) Résoudre dans \R l'équation homogène (E_0)\text{ : }y''-y=0 .

c) En déduire les solutions sur \R de l'équation différentielle (E) .

d) Trouver la solution g de (E) qui vérifie les conditions suivantes: g(0)=-2\text{ et }g'(0)=0 .


Partie B: Étude d'une fonction auxiliaire

On considère la fonction g définie sur \R par: g(x)=(x-1)e^x-1 .

1-a) Déterminer \displaystyle\lim_{x\to-\infty}g(x)\text{ et }\lim_{x\to+\infty}g(x) .

b) Calculer g'(x) puis dresser le tableau de variation de g .

2-a) Montrer que l'équation g(x)=0 admet sur \R une solution unique \alpha .

b) Vérifier que 1<\alpha<2 .

c) En déduire le signe de g(x) suivant les valeurs de x .


Partie C: Étude d'une fonction

Soit f la fonction définie sur \R par f(x)=(x-2)(e^x-1) et (C) sa courbe représentative dans un repère orthonormé (O;\vec{i};\vec{j}) .

1-a) Justifier que : \displaystyle\lim_{x\to-\infty}f(x)=+\infty\text{ et }\lim_{x\to+\infty}f(x)=+\infty .

b) Montrer qu'en +\infty , la courbe (C) de f admet une branche parabolique de direction l'axe des ordonnées.

2-a) Montrer que la droite (D) d'équation y=-x+2 est une asymptote à la courbe (C) de f en -\infty .

b) Étudier la position relative de la courbe (C) par rapport à l'asymptote (D) .

3-a) Calculer la dérivée f'(x) de f puis vérifier que f'(x)=g(x)\text{ , }\forall x\in\R .

b) Dresser le tableau de variation de f .

4-a) Déterminer les abscisses des points d'intersection de la courbe (C) avec l'axe des abscisses.

b) Tracer l'asymptote (D) et la courbe (C) dans le repère orthonormé (O;\vec{i};\vec{j}) .

(On prendra \alpha\approx 1,5)

5) Soit \lambda un réel strictement négatif. On pose I(\lambda)=\displaystyle\int_{\lambda}^{0}\left[2-x-f(x)\right]\text{ d}x .

a) Montrer que I(\lambda)=\displaystyle\int_{\lambda}^{0} (2-x)e^x \text{ d}x .

b) A l'aide d'une intégration par parties, montrer que I(\lambda)=3+(\lambda-3)e^{\lambda} .

c) En déduire \displaystyle\lim_{\lambda \to -\infty} I(\lambda) .
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