%- set a = Integer.random(min_value=1,max_value=10) * 1000 %- set b = Integer.random(min_value=1, max_value=5, rejected = [3]) * 4 %- set c = (1 / b).decimal %- set borne = 4*b %- set valeq = (a*b/2).decimal \begin{exercise}[subtitle={Étude de fonction}] On considère la fonction dérivable $f$ définie sur $I = [0~;~\Var{borne}]$ par: \[f(x) = \np{\Var{a}}(x + \Var{b})\text{e}^{- \Var{c}x}.\] \textbf{Partie A - Étude graphique} On a représenté sur le graphique en annexe, la courbe représentative de la fonction $f$. \begin{enumerate} \item Avec un tableur tracer et imprimer la courbe représentative de $f$ sur $I$ \end{enumerate} \emph{Répondre aux questions suivantes par lecture graphique.} \begin{enumerate} \setcounter{enumi}{1} \item Résoudre graphiquement et de façon approchée l'équation $f(x) = \np{\Var{valeq}}$. \item Donner un encadrement de la quantité \[ \int_{2}^{\Var{(borne/2).decimal}} f(x) \; dx \] Vous expliquerez votre démarche en utilisant le graphique. \end{enumerate} \medskip \textbf{Partie B - Étude théorique} \begin{enumerate} \setcounter{enumi}{4} \item Étude des variations. \begin{enumerate} \item On note $f'$ la dérivée de la fonction $f$ sur $\intFF{0}{\Var{borne}}$. Démontrer que pour tout $x$ de $\intFF{0}{20}$ , $f'(x) = - \Var{a*c}x\text{e}^{-\Var{c}x}$. \item En déduire le sens de variation de $f$ et dresser son tableau des variations sur l'intervalle $\intFF{0}{\Var{borne}}$. Si nécessaire, arrondir à l'unité les valeurs présentes dans le tableau. \item Démontrer que l'équation $f(x) = \np{\Var{valeq}}$ admet une unique solution $\alpha$ sur $\intFF{0}{\Var{borne}}$, puis donner une valeur approchée de $\alpha$ à $10^{-2}$ près à l'aide de la calculatrice. \end{enumerate} \item Étude de la convexité \begin{enumerate} \item On note $f''$ la dérivée seconde de $f$ sur $\intFF{0}{\Var{borne}}$. Démontrer que pour tout $x$ de $\intFF{0}{20}$ , $f''(x) = (\Var{a*c*c}x-\Var{a*c})\text{e}^{-\Var{c}x}$. \item Démontrer que $f$ admet un point d'inflexion dont on donnera son abscisse. \end{enumerate} \item Aire sous la courbe \begin{enumerate} \item On souhaite approximer la fonction $f$ sur l'intervalle $I$ par la droite $D$ qui relie les points $(0;f(0))$ et $(\Var{borne}, f(\Var{borne}))$. Tracer cette droite sur le graphique. \item On note $g$ la fonction affine qui décrit cette droite $D$. Détermine l'expression de $g$ \item Calculer $\displaystyle \int_0^{\Var{borne}} g(x)\; dx$ \item Avec la calculatrice, calculer une valeur approchée de $\displaystyle\int_{0}^{\Var{borne}} f(x) \; dx$ \item Comparer les valeurs trouvées aux deux questions précédentes. Comment s'explique l'écart entre ces deux valeurs? \end{enumerate} \end{enumerate} \medskip \textbf{Partie C - Application économique} Une entreprise a pris la décision de fermer son usine de production de smartphones en \Var{borne} mois. La fonction capacité de production de cette usine est modélisée sur l'intervalle $\intFF{0}{\Var{borne}}$ par la fonction $f$ étudiée dans les parties A et B. Le nombre $x$ représente le temps en mois après la décision de la fermeture du site et le nombre $f(x)$ représente capacité production de smartphone au moment $x$. Utiliser les résultats de la partie B afin de répondre aux questions suivantes: \begin{enumerate} \setcounter{enumi}{7} \item Combien de smartphones pouvaient être produit à la fermeture de l'usine? \item Pendant combien de temps la capacité de production de l'usine a réussi à se maintenir au dessus de \np{\Var{valeq}}? \item Combien de smartphones ont pu être produit entre la prise de décision et la fermeture de l'usine? \end{enumerate} \end{exercise} \begin{solution} \begin{enumerate} \item %- set ymax = int((a*(b+1)/10).decimal._mo.value/1000)*1000 %- set xscale = (15/borne).decimal \begin{tikzpicture}[yscale=1, xscale=\Var{xscale}] \tkzInit[xmin=0,xmax=\Var{borne+1},xstep=1, ymin=0,ymax=\Var{a*(b+1)},ystep=\Var{ymax}] \tkzGrid \tkzGrid[sub, subxstep=0.2, subystep=\Var{ymax/5}] \tkzAxeXY[up space=0.5,right space=.2] \tkzFct[domain = 0:\Var{borne}, line width=1pt]{\Var{a}*(x+\Var{b})*exp(-\Var{c}*x)} %M\tkzFct[domain = 0:\Var{borne}, line width=1pt, blue]{\Var{valeq}} \end{tikzpicture} \item Tracer la droite $y=\Var{valeq}$. C'est l'abscisse de l'intersection entre cette droite et la courbe \item \item \end{enumerate} \end{solution}