2019-2020/TES/DM/DM_20_02/tpl_fonction.tex

107 lines
4.9 KiB
TeX

%- 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}