Fiche de mathématiques
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Bac Mathématiques

Guinée 2023

Série SM

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Durée : 4h
Coefficient: 4

4 points

exercice 1


I. Démontre par récurrence que pour tout entier naturel n\geq 4 \text{ , on a: }\displaystyle\sum_{k=1}^{n} \dfrac{2k-1}{2^k}=3-\dfrac{3+2n}{2^n}

II. 1) On considère dans \Z^2 l'équation (E)\text{ : } 11x+8y=79

a) Montre que si (x,y) est solution de (E) , alors y\equiv 3\enskip[11] .

b) Résous l'équation (E) .

2) Le prix total de 41 pièces détachées, réparties en trois lots, est de 48 000 \text{ FG} .

Le prix d'une pièce du premier lot est de 4800\text{ FG} .

Le prix d'une pièce du deuxième lot est de 3600\text{FG} .

Le prix d'une pièce du troisième lot est de 400\text{ FG} .

Détermine le nombre de pièces de chaque lot.

5 points

exercice 2


Soit le nombre complexe a=-1-i \text{ et }(z_n)_{n\in\N} la suite de nombres complexes définie par: \begin{cases}z_0=0\text{ et }z_1=i\\ z_{n+1}=(1-a)z_n+az_{n-1}\end{cases}

1) Détermine z_2\text{ et }z_3 sous forme algébrique.

2) Soit (U_n) la suite définie par U_n=z_{n+1}-z_{n} \text{ , }\forall n\in\N .

a) Détermine U_0\text{ et }U_1 sous forme algébrique.

b) Démontre que (U_n) est une suite géométrique de raison -a .

c) Exprime U_n en fonction de n\text{ et }a .

3) Soit S_n=U_0+U_1+U_2+\cdots+U_{n-1} .

Exprime S_n en fonction de z_n . En déduis que z_n=-1+(1+i)^n .

4-a) Détermine le module et un argument de a.

b) Donne la forme algébrique de z_{19} .

5) Dans le plan rapporté à un repère orthonormé (O;\vec{u};\vec{v}) , on désigne par A_0 le point d'affixe z_0\text{ , }A_1 le point d'affixe z_1\text{ , }A_2 le point d'affixe z_2.

Détermine les éléments caractéristiques de la similitude directe S qui transforme A_0\text{ en }A_1\text{ et }A_1\text{ en }A_2.

11 points

probleme


Dans tout le problème, le plan est rapporté à un repère orthonormé (O;\vec{i};\vec{j}) et l'unité est 2\text{ cm}.

Partie A:

On considère la fonction f définie sur ]0;+\infty[ par : f(x)=\left(2-\dfrac{2}{x}\right)\left(\ln x-1\right). (C) désigne sa courbe représentative relative au repère (O;\vec{i};\vec{j}) .

1) Détermine les limites de f en 0 et en +\infty .

2) Montre que f est dérivable sur ]0;+\infty[ , puis calcule f'(x).

3) Soit g la fonction définie sur ]0;+\infty[ par : g(x)=2\ln x+2x-4 .

a) Étudie le sens de variation de g sur ]0;+\infty[ , puis dresse son tableau de variation.

b) Montre que l'équation g(x)=0 admet une unique solution \alpha dans [1;2]. On donne \ln 2\approx 0,7 .

c) En déduis le signe de g sur ]0;+\infty[ .

4-a) Étudie le sens de variation de f et dresse son tableau de variation sur ]0;+\infty[ .

b) Montre que f(\alpha)=\dfrac{-2(\alpha-1)^2}{\alpha} .

c) Calcule f(1)\text{ et }f(e) .

5-a) Étudie le signe de f sur ]0;+\infty[ .

b) Calcule \displaystyle\lim_{x\to+\infty} \dfrac{f(x)}{x} et donne une interprétation du résultat obtenu.

c) Construis (C) . On prendra \alpha=1,75\text{ et }f(\alpha)=-0,6 .

6) Soit h la fonction définie sur ]0;+\infty[ par : h(x)=-f(x) , (C') désigne sa courbe représentative. Sans étudier h, construis (C') dans le même repère. Justifie la construction de (C') .


Partie B:

Soit F la fonction définie sur ]0;+\infty[ par : F(x)=\displaystyle\int_1^x f(t)\text{ d}t , (\Gamma) désigne sa courbe représentative dans un repère orthonormé.

1-a) Que représente F pour f ?

b) Sans calculer F(x) , donne le sens de variation de F.

c) Que peut-on dire des tangentes à (\Gamma) aux points d'abscisses 1 \text{ et }e ?

(On pourra utiliser 4-c) de la partie A).

2-a) Le nombre x étant strictement positif, caclule \displaystyle \int_{1}^x \ln t \text{ d}t (On pourra utiliser une intégration par parties).

b) Montre que, pour tout réel x>0\text{ , on a: }f(x)=2\ln x-2\dfrac{\ln x}{x}+\dfrac{2}{x}-2 .

c) En déduis l'expression de F(x) en fonction de x.

3) Calcule l'aire A en \text{ cm}^2 du domaine plan limité par (C)\text{ , }(C') et les droites d'équations x=1\text{ et }x=e .
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