ENVIRONNEMENT DE RECETTE

Pour aller plus loin (Ancien programme) - Spécialité

Les annales du bac

Exercice 1 : Bac S 2015 : Analyse, étude de fonctions

Une municipalité a décidé d'installer un module de skateboard dans un parc de la commune.
Le dessin ci-dessous en fournit une perspective cavalière. Les quadrilatères \( OAD'D \), \( DD'C'C \) et \( OAB'B \) sont des rectangles.
Le plan de la face \( (OBD) \) est muni d'un repère \( (O, \ I, \ J) \).
L'unité est le mètre. La largeur du module est de 12 mètres, autrement dit, \(DD' = 12\), sa longueur \(OD\) est de 25 mètres.


Le but du problème est de déterminer l'aire des différentes surfaces à peindre.
Le profil du module de skateboard a été modélisé à partir d'une photo par la fonction f définie sur l'intervalle \( \left[0\ ; 25\right] \) par : \[ f : x \mapsto 16 -3x + \left(2 + x\right)\operatorname{ln}\left(2 + x\right) \] On note \(f '\) la fonction dérivée de la fonction \(f\) et \( \mathscr{C} \) la courbe représentative de la fonction \( f \) dans le repère \((O, I, J)\).

Calculer, pour tout réel \(x\) appartenant à l'intervalle \( \left[0\ ; 25\right] \), la valeur de \( f'(x) \).
Dresser le tableau de variations de \(f\) sur \( \left[0\ ; 25\right] \).

Essais restants : 2

Calculer le coefficient directeur de la tangente à la courbe \( \mathscr{C} \) au point d'abscisse \(0\).
La valeur absolue de ce coefficient est appelée l’inclinaison du module de skateboard au point \(B\).
On admet que la fonction \(g\) définie sur l'intervalle \( \left[0\ ; 25\right] \) par : \[ \dfrac{1}{4}\left(- x^{2} -4x + \left(8 + 2x^{2} + 8x\right)\operatorname{ln}\left(2 + x\right)\right) \] a pour dérivée la fonction \(g'\) définie sur l'intervalle \( \left[0\ ; 25\right] \) par : \[ \left(2 + x\right)\operatorname{ln}\left(2 + x\right) \]
Déterminer une primitive de la fonction \(f\) sur l’intervalle \( \left[0\ ; 25\right] \).
Les questions de cette partie sont indépendantes.Calculer la différence de hauteur entre le point le plus haut et le point le plus bas de la piste.
On donnera la réponse avec une précision de \(10^{-1}\)
Calculer le rapport entre l'inclinaison de la piste en B et celle en C. On donnera la réponse avec une précision de \(10^{-1}\)
On souhaite recouvrir les quatre faces latérales de ce module d'une couche de peinture rouge. La peinture utilisée permet de couvrir une surface de 9 \(\text{m}^{2}\) par litre.
Déterminer, à 1 litre près, le nombre minimum de litres de peinture nécessaires.

On souhaite peindre en noir la piste roulante, autrement dit la surface supérieure du module.

Afin de déterminer une valeur approchée de l'aire de la partie à peindre, on considère dans le repère \( (O, I, J) \) du plan de face, les points \(B_{k} \left( 1k, f(1k) \right) \) pour \(k\) variant de 0 à 25.
Ainsi, \( B_0 = B \).
On décide d'approcher l'arc de la courbe \( \mathscr{C} \) allant de \( B_k \) à \( B_{k+1} \) par le segment \( \left[ B_k B_{k+1} \right] \).
Ainsi l'aire de la surface à peindre sera approchée par la somme des aires des rectangles du type \(B_k B_{k+1} B'_{k+1} B'_k\) (voir figure ci-dessous).




Pour \(k\) variant de 0 à 24, exprimer en fonction de \(f(1k)\) et \(f(1\left(k + 1\right))\) la valeur de \(B_k B_{k+1}\).
Voici la structure d'un algorithme permettant de calculer la surface supérieure du module.
   Variables
   \(S\) est un nombre réel
   \(k\) est un entier naturel
   \(\operatorname{f}\) est une fonction définie par \(\operatorname{f}{\left (x \right )} = 16 -3 \times x + \left(2 + x\right) \times \operatorname{ln}\left(2 + x\right)\)
   Initialisation
   Affecter à \(S\) la valeur \(0\)
   Traitement
[A]Pour \(k\) allant de \(0\) à ... :
[B]Affecter à \(S\) la valeur ...
   Sortie
[C]Afficher « ... »

Les questions suivantes visent à compléter cet algorithme.

Quelle expression doit compléter la boucle "Pour" ? (Ligne [A])

Quelle est la valeur que prend \(S\) à chaque itération de \(K\) ? (Ligne [B])
Que faut-il afficher en fin d'algorithme ? (Ligne [C])

Exercice 2 : Bac S 2015 métropole - Exercice 3 (spécialité) - Matrices et probabilités

On considère l'équation (E) à résoudre dans \( \mathbb{Z} \) : \[ -7y + 11x = 1 \]

Donner, sous la forme d'un couple \( \left(x \ ; y \right) \) une solution évidente de (E).

Réécrire l'équation (E) sous la forme \( a(x + b) = c(y + d) \) où \( a \), \( b \), \( c \) et \( d \) sont des entiers.

Soit \( k \in \mathbb{Z} \). Donner sous la forme d'un couple \( \left(x \ ; y \right) \) une solution de (E) dépendant de \( k \).

Une boîte contient 30 jetons, des rouges, des verts et des blancs. Sur les 30 jetons, il y a \( x \) jetons rouges et \( y \) jetons verts.
Sachant que \( -7y + 11x = 1 \), donner, sous la forme d'un triplet \( \left( x \ ; y \ ; z \right) \) le nombre de jetons rouges, verts et blancs et sachant que l'on cherche à maximiser le nombre de jetons verts.

Dans la suite, on supposera qu'il y a 2 jetons rouges et 3 jetons verts.

On considère la marche aléatoire suivante d'un pion sur un triangle ABC. À chaque étape, on tire au hasard un des jetons parmi les 30, puis on le remet dans la boîte.

  • Lorsqu'on est en A :
    Le pion va en B si le jeton tiré est rouge. Il va en C si le jeton tiré est vert. Enfin, il reste en A si le jeton tiré est blanc.
  • Lorsqu'on est en B :
    Le pion va en A si le jeton tiré est rouge. Il va en C si le jeton tiré est vert. Enfin, il reste en B si le jeton tiré est blanc.
  • Lorsqu'on est en C :
    Le pion va en A si le jeton tiré est rouge. Il va en B si le jeton tiré est vert. Enfin, il reste en C si le jeton tiré est blanc.

Au départ, le pion est sur le sommet A.

Pour tout entier naturel \( n \), on note \( a_{n} \), \( b_{n} \) et \( c_{n} \) les probabilités que le pion soit respectivement sur les sommets A, B et C à l'étape \( n \).

On note \( X_{n} \) la matrice ligne \( \begin{pmatrix} a_{n} & b_{n} & c_{n} \end{pmatrix} \) et \( T \) la matrice \( \begin{pmatrix}0,83 & 0,07 & 0,1\\0,07 & 0,83 & 0,1\\0,07 & 0,1 & 0,83\end{pmatrix} \).

Donner la matrice ligne \( X_{0} \).

Établir une relation entre \( X_{n+1} \), \( X_{n} \) et \( T \).

On admet que \( T = PDP^{-1} \) où \( P^{-1} = \begin{pmatrix}0 & - \dfrac{1}{8} & \dfrac{1}{8}\\- \dfrac{1}{7} & \dfrac{1}{7} & 0\\\dfrac{2}{7} & \dfrac{19}{56} & \dfrac{3}{8}\end{pmatrix} \) et \( D = \begin{pmatrix}0,73 & 0 & 0\\0 & 0,77 & 0\\0 & 0 & 1\end{pmatrix} \).

À l'aide de la calculatrice, donner les coefficients de la matrice P.

Écrire la relation qui lie \( T^n \), \( P \), \( P^{-1} \) et \( D^n \).

Donner directement les coefficients de la matrice \( D^n \).

On note \( \alpha_n \), \( \beta_n \), \( \gamma_n \) les coefficients de la première ligne de la matrice \( T^n \). Ainsi : \[ T^{n} = \begin{pmatrix} \alpha_n & \beta_n & \gamma_n \\ ... & ... & ... \\ ... & ... & ... \end{pmatrix} \]

On admet que \( \alpha_n = \dfrac{2}{7} + \dfrac{5}{7} \times 23^{n} \times 30^{- n} \) et \( \beta_n = \dfrac{19}{56} - \dfrac{5}{7}\left(\dfrac{23}{30}\right)^{n} + \dfrac{3}{8}\left(\dfrac{11}{15}\right)^{n} \).

On ne cherchera pas à calculer les coefficients de la deuxième ligne ni ceux de la troisième ligne.
On rappelle que, pour tout entier naturel \( n \), \( X_n = X_0 T^n \).

Après avoir identifié la relation qui lie \( a_n \) à \( \alpha_n \) ainsi que celle qui lie \( b_n \) à \( \beta_n \), exprimer en fonction de \( n \) le nombre \( c_n \).

Déterminer les limites des suites \( (a_n) \), \( (b_n) \) et \( (c_n) \).
On donnera la réponse sous la forme d'un triplet de valeurs numériques \( ( l_a \ ; l_b \ ; l_c ) \).

Sur quel sommet a-t-on le plus de chance de se retrouver après un grand nombre d'itérations de cette marche aléatoire ?

Exercice 3 : Bac S 2018 métropole - Exercice 2 Probabilité virus de la grippe

Le virus de la grippe atteint chaque année, en période hivernale, une partie de la population d’une ville.
La vaccination contre la grippe est possible ; elle doit être renouvelée chaque année.

Partie A

L’efficacité du vaccin contre la grippe peut être diminuée en fonction des caractéristiques individuelles des personnes vaccinées, ou en raison du vaccin, qui n’est pas toujours totalement adapté aux souches du virus qui circulent. Il est donc possible de contracter la grippe tout en étant vacciné.

Une étude menée dans la population de la ville à l’issue de la période hivernale a permis de constater que :

  • \( 41 \) % de la population est vaccinée.
  • \( 9 \) % des personnes vaccinées ont contracté la grippe.
  • \( 23 \) % de la population a contracté la grippe.

On choisit une personne au hasard dans la population de la ville et on considère les événements :

  • V : « la personne est vaccinée contre la grippe ».
  • G : « la personne a contracté la grippe ».
Donner la probabilité de l’événement \( G \).
Compléter l’arbre de probabilités donné.
{"V": {"G": {"value": " "}, "\\overline{G}": {"value": " "}, "value": " "}, "\\overline{V}": {"G": {"hide": "true", "value": " "}, "\\overline{G}": {"hide": "true", "value": " "}, "value": " "}}
Déterminer la probabilité que la personne choisie soit vaccinée et ait contracté la grippe.
On donnera un résultat arrondi à \( 10^{-3} \) près.
Considérons le cas d'une personne non vaccinée. Déterminer la probabilité que la personne choisie ait contracté la grippe.
On donnera un résultat arrondi à \( 10^{-3} \) près.

Partie B

Un laboratoire pharmaceutique mène une étude sur la vaccination contre la grippe dans cette ville.
Après la période hivernale, on interroge au hasard \( n \) habitants de la ville, en admettant que ce choix se ramène à \( n \) tirages successifs indépendants et avec remise.
On suppose que la probabilité qu’une personne choisie au hasard dans la ville soit vaccinée contre la grippe est égale à \( 0,41 \). On note \( X \) la variable aléatoire égale au nombre de personnes vaccinées parmi les \( n \) interrogées.

Déterminer la probabilité qu’exactement \( 26 \) des \( 50 \) personnes interrogées soient vaccinées.
On donnera un résultat arrondi à \( 10^{-3} \) près.
Déterminer la probabilité qu'au plus la moitié des personnes interrogées soit vaccinée.
On donnera un résultat arrondi à \( 10^{-3} \) près.

On interroge un échantillon de \( 3510 \) habitants de la ville, c’est-à-dire que l’on suppose ici que \( n = 3510 \).
On note \( Y \) la variable aléatoire définie par : \( \dfrac{X - 1500}{32} \).
On admet que la loi de probabilité de la variable aléatoire \( Y \) peut être approchée par la loi normale centrée réduite.

En utilisant cette approximation, déterminer la probabilité qu’il y ait entre \( 1420 \) et \( 1580 \) individus vaccinés dans l’échantillon interrogé.
On donnera un résultat arrondi à \( 10^{-3} \) près.

Exercice 4 : Bac S 2014 métropole - Exercice 3 - Equation complexe

On désigne par \((E)\) l'équation \(z^{4} -16z^{2} + 256 = 0\), d'inconnue complexe \(z\).Résoudre dans \(\mathbb{C}\) l'équation \(Z^{2} -16Z + 256 = 0\).
On écrira sous la forme d'un ensemble, où les solutions sont sous la forme exponentielle.
On désigne par \(a\) le nombre complexe dont le module est égal à \(4\) et dont un argument est \(- \dfrac{5\pi }{6}\).
Calculer \(a^{2}\) sous forme algébrique.
En déduire l'ensemble des solutions dans \(\mathbb{C}\) de l'équation \(z^{2} = 8 + 8i\sqrt{3}\).
On écrira sous la forme d'un ensemble, où les solutions sont sous la forme algébrique.
On admet que \((E)\) admet au plus quatre solutions. En remarquant que si \(z\) est solutions de \((E)\) alors \(\overline{z}\) l'est aussi, donner l'ensemble des solutions de \((E)\).
On écrira sous la forme d'un ensemble, où les solutions sont sous la forme algébrique.

Exercice 5 : Bac S 2015 métropole - Exercice 1 - Lois exponentielles et normales

Dans tout cet exercice, les résultats des probabilités seront arrondis à \(10^{-3}\) près.

Soit \(X\) une variable aléatoire qui suit la loi exponentielle de paramètre \(\lambda\), où \(\lambda\) est un réel strictement positif donné.
On rappelle que la densité de probabilité de la cette loi est la fonction \(f\) définie sur \(\left[0;+\infty\right[\) par \(f(x)=\lambda e^{-\lambda x}\).

Soit \(c\) et \(d\) deux réels tels que \(0 \leq c < d\).
Donner l'expression littérale de la valeur de \(P(c \leq X \leq d)\).
Déterminer une valeur de \(\lambda\) à \(10^{-3}\) près de telle sorte que la probabilité \(P(X > 22)\) soit égale à 0,1.
Dans la suite de l'exercice, on prend \(\lambda = 0,05\).Donner, toujours avec une précision à \(10^{-3}\) près, l'espérance de la variable aléatoire X.
Calculer \(P(9 \leq X \leq 20)\).
Calculer la probabilité de l'événement \((X > 19)\).
Soit \(Y\) une variable aléatoire qui suit la loi normale d'espérance 18 et d'écart-type 2,8.Quelle est la probabilité de l'événement \((22 \leq Y \leq 23)\) ?
Quelle est la probabilité de l'événement \((Y < 15) \cup ( Y > 19)\) ?
False