Révisions : Les sujets des dernières épreuves connues (Liban et Amérique du Nord 2016) classés par thèmes

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1 Révisions : Les sujets des dernières épreuves connues (Liban et Amérique du Nord 2016) classés par thèmes 2 ième thème : Géométrie dans l'espace IV-Amérique du Nord 2016 sur 5pts 1 er thème : Les nombres complexes : I-Liban mai 2016 sur 3pts : Complexes et suites II-Amérique du Nord 2016 sur 3pts : Complexes et suites Le plan complexe est rapporté à un repère orthonormé direct (O, u, v). On considère le point A d affixe 4, le point B d affixe 4i et les points C et D tels que ABCD est un carré de centre O. Pour tout entier n>0, on appelle M n le point d affixe z n =(1+i) n. 1. Écrire le nombre 1 + i sous forme exponentielle. 2. Montrer qu il existe un entier naturel n 0, que l on précisera, tel que, pour tout entier n n 0, le point M n est à l extérieur du carré ABCD. III- Extrait du V-F à justifier (Liban) Soit z un nombre complexe différent de 2. On pose : Z = i z z 2 Affirmation 2 : L ensemble des points du plan complexe d affixe z tels que Z = 1 est une droite passant par le point A(1 ; 0). Affirmation 3 : Z est un imaginaire pur si et seulement si z est réel.

2 V- Liban 2016 sur 4pts On considère un solide ADECBF constitué de deux pyramides identiques ayant pour base commune le carré ABCD de centre I. Une représentation en perspective de ce solide est donnée en annexe (à rendre avec la copie). Toutes les arêtes sont de longueur 1. L espace est rapporté au repère orthonormé (A ;B;D;K) 1. a) Montrer que IE= 2. En déduire les coordonnées des points I, E et F. 2 b) Montrer que le vecteur n(0 ; 2; 2) est normal au plan (ABE). c) Déterminer une équation cartésienne du plan (ABE). 2. On nomme M le milieu du segment [DF] et N celui du segment [AB]. a) Démontrer que les plans (FDC) et (ABE) sont parallèles. b) Déterminer l intersection des plans (EMN) et (FDC). c) Construire sur l annexe la section du solide ADECBF par le plan (EMN). 3 ième thème : Fonctions VI-Liban : Extrait du V-F à justifier VII-Liban sur 4pts On considère la fonction f définie sur l intervalle [0 ; 1] par : f (x)= 1 1+e 1 x 1. Étudier le sens de variation de la fonction f sur l intervalle [0 ; 1]. 2. Démontrer que pour tout réel x de l intervalle [0 ; 1], f (x)= ex e x +e 1 3. Montrer alors que f (x) dx=ln(2)+1 ln(1+e) 0 Partie B Soit n un entier naturel. On considère les fonctions f n définies sur [0 ; 1] par : f n (x)= 1 1+n e 1 x On note C n la courbe représentative de la fonction f n dans le plan muni d un repère orthonormé. On considère la suite de terme général u n = 0 1 f n (x)dx. 1. On a tracé en annexe les courbes représentatives des fonctions f n pour n

3 variant de 1 à 5. Compléter le graphique en traçant la courbe C 0 représentative de la fonction f Soit n un entier naturel, interpréter graphiquement u n et préciser la valeur de u Quelle conjecture peut-on émettre quant au sens de variation de la suite (u n )? Démontrer cette conjecture. 4. La suite (u n ) admet-elle une limite? La partie incurvée est modélisée par la courbe C f de la fonction f sur l intervalle [2 ; 2e] définie par : f (x)=x ln( x ) x+2. 2 La courbe C f est représentée ci-dessous dans un repère orthonormé d unité 1 m et constitue une vue de profil de la cuve. On considère les points A(2 ; 2), I(2 ; 0) et B(2e ; 2). VIII-Amérique du Nord sur 6pts Un particulier veut faire fabriquer un récupérateur d eau. Ce récupérateur d eau est une cuve qui doit respecter le cahier des charges suivant : elle doit être située à deux mètres de sa maison ; la profondeur maximale doit être de deux mètres ; elle doit mesurer cinq mètres de long ; elle doit épouser la pente naturelle du terrain. Cette cuve est schématisée ci-contre. L objectif de cette partie est d évaluer le volume de la cuve. 1. Justifier que les points B et I appartiennent à la courbe C f et que l axe des abscisses est tangent à la courbe C f au point I. 2. On note T la tangente à la courbe de f au point B, et D le point d intersection de la droite T avec l axe des abscisses. a. Déterminer une équation de la droite T et en déduire les coordonnées de D. b. On appelle S l aire du domaine délimité par la courbe de f les droites d équations y=2, x=2 et x= 2e. S peut être encadrée par l aire du triangle ABI et celle du trapèze AIDB. Quel encadrement du volume de la cuve peut-on en déduire? 3. a. Montrer que, sur l intervalle [2 ; 2e], la fonction G définie par G(x)= x2 2 ln( x x2 ) 2 4 est une primitive de g définie par g(x)=x ln( x 2 ) b. En déduire une primitive F de la fonction f sur l intervalle [2 ; 2e]. c. Déterminer la valeur exacte de l aire S et en déduire une valeur approchée du volume V de la cuve au m 3 près.

4 4 ième thème : Probabilités IX- Amérique du Nord sur 6pts Une entreprise fabrique des billes en bois sphériques grâce à deux machines de production A et B. L entreprise considère qu une bille peut être vendue uniquement lorsque son diamètre est compris entre 0,9 cm et 1,1 cm. Les parties A, B et C sont indépendantes. Une étude du fonctionnement des machines a permis d établir que : 96 % de la production journalière est vendable. La machine A fournit 60 % de la production journalière. La proportion de billes vendables parmi la production de la machine A est 98 % On choisit une bille au hasard dans la production d un jour donné. On définit les évènements suivants : A : «la bille a été fabriquée par la machine A» ; B : «la bille a été fabriquée par la machine B» ; V : «la bille est vendable». 1. Déterminer la probabilité que la bille choisie soit vendable et provienne de la machine A. 2. Justifier que P (B V ) = 0, 372 et en déduire la probabilité que la bille choisie soit vendable sachant qu elle provient de la machine B. 3. Un technicien affirme que 70% des billes non vendables proviennent de la machine B. A-t-il raison? Partie B Dans cette partie, on s intéresse au diamètre, exprimé en cm, des billes produites par les machines A et B. 1. Une étude statistique conduit à modéliser le diamètre d une bille prélevée au hasard dans la production de la machine B par une variable aléatoire X qui suit une loi normale d espérance μ = 1 et d écart-type σ = 0, 055. Vérifier que la probabilité qu une bille produite par la machine B soit vendable est bien celle trouvée dans la partie A, au centième près. 2. De la même façon, le diamètre d une bille prélevée au hasard dans la production de la machine A est modélisé à l aide d une variable aléatoire Y qui suit une loi normale d espérance μ = 1 et d écart-type σ, σ étant un réel strictement positif. Sachant que P(0, 9< Y< 1,1)=0,98, déterminer une valeur approchée au millième de σ. Partie C Les billes vendables passent ensuite dans une machine qui les teinte de manière aléatoire et équiprobable en blanc, noir, bleu, jaune ou rouge. Après avoir été mélangées, les billes sont conditionnées en sachets. La quantité produite est suffisamment importante pour que le remplissage d un sachet puisse être assimilé à un tirage successif avec remise de billes dans la production journalière. Une étude de consommation montre que les enfants sont particulièrement attirés par les billes de couleur noire. 1. Dans cette question seulement, les sachets sont tous composés de 40 billes. a. On choisit au hasard un sachet de billes. Déterminer la probabilité que le sachet choisi contienne exactement 10 billes noires. On arrondira le résultat à b. Dans un sachet de 40 billes, on a compté 12 billes noires. Ce constat permet-til de remettre en cause le réglage de la machine qui teinte les billes? 2. Si l entreprise souhaite que la probabilité d obtenir au moins une bille noire dans un sachet soit supérieure ou égale à 99 %, quel nombre minimal de billes chaque sachet doit-il contenir pour atteindre cet objectif?

5 X-Liban sur 4pts Sur un court de tennis, un lance-balle permet à un joueur de s entraîner seul. Cet appareil envoie des balles une par une à une cadence régulière. Le joueur frappe alors la balle puis la balle suivante arrive. Suivant le manuel du constructeur, le lance-balle envoie au hasard la balle à droite ou à gauche avec la même probabilité. Dans tout l exercice, on arrondira les résultats à 10 3 près. Le joueur s apprête à recevoir une série de 20 balles. 1. Quelle est la probabilité que le lance-balle envoie 10 balles à droite? 2. Quelle est la probabilité que le lance-balle envoie entre 5 et 10 balles à droite? Partie B Le lance-balle est équipé d un réservoir pouvant contenir 100 balles. Sur une séquence de 100 lancers, 42 balles ont été lancées à droite. Le joueur doute alors du bon fonctionnement de l appareil. Ses doutes sont-ils justifiés? Partie C Pour augmenter la difficulté le joueur paramètre le lance-balle de façon à donner un effet aux balles lancées. Elles peuvent être soit «liftées» soit «coupées». La probabilité que le lance-balle envoie une balle à droite est toujours égale à la probabilité que le lance-balle envoie une balle à gauche. Les réglages de l appareil permettent d affirmer que : la probabilité que le lance-balle envoie une balle liftée à droite est 0, 24 ; la probabilité que le lance-balle envoie une balle coupée à gauche est 0, 235. Si le lance-balle envoie une balle coupée, quelle est la probabilité qu elle soit envoyée à droite? XI- Liban extrait du V-F à justifier Sur le schéma ci-dessous on a représenté la courbe de densité d une variable aléatoire X qui suit une loi normale d espérance μ = 20. La probabilité que la variable aléatoire X soit comprise entre 20 et 21, 6 est égale à 0, 34. Affirmation 1 : La probabilité que la variable aléatoire X appartienne à l intervalle [23,2 ; + [ vaut environ 0, ième thème : Suites XII- Pondichéry 2016 (suites et fonctions) On souhaite stériliser une boîte de conserve. Pour cela, on la prend à la température ambiante T 0 =25 C et on la place dans un four à température constante T F =100 C. La stérilisation débute dès lors que la température de la boîte est supérieure à 85 C. : Modélisation discrète Pour n entier naturel, on note T n la température en degré Celsius de la boîte au bout de n minutes. On a donc T 0 =25. Pour n non nul, la valeur T n est calculée puis affichée par l algorithme suivant : 1. Déterminer la température de la boîte de conserve au bout de 3 minutes. Arrondir à l unité. 2. Démontrer que, pour tout entier naturel n, on a T n = ,85 n. 3. Au bout de combien de minutes la stérilisation débute-elle? Partie B : Modélisation continue Dans cette partie, t désigne un réel positif. On suppose désormais qu à l instant t (exprimé en minutes), la température de la boîte est donnée par f (t ) (exprimée en degré Celsius) avec : ln(5) t 10 f (t)= e. 1. a. Étudier le sens de variations de f sur [0 ; + [.

6 b. Justifier que si t 10 alors f (t) Soit θ un réel supérieur ou égal à 10. On note A (θ) le domaine délimité par les droites d équation t = 10, t = θ, y = 85 et la courbe représentative C f de f. On considère que la stérilisation est finie au bout d un temps θ, si l aire, exprimée en unité d aire du domaine A (θ) est supérieure à Soit (v n ) une suite à termes strictement positifs. On définit la suite (w n ) par, pour tout entier naturel n, w n =1 ln(v n ). La proposition (P ) suivante est-elle vraie ou fausse? (P ) : si la suite (v n ) est majorée alors la suite (w n ) est majorée. 3. La suite (z n ) de nombres complexes est définie par z 0 =2+3 i et, pour tout entier naturel n par z n+1 = ( 2 6 +i 4 4 ) z n. Pour quelles valeurs de n, z n est-il inférieur ou égal à 10 20? 6 ième thème : Un peu de trigonométrie (avec complexes) pour finir XIV- Extraits du sujet Polynésie septembre 2015 a. Justifier, à l aide du graphique ci-dessus, que l on a A (25) > 80. b. Justifier que, pour θ 10, on a A (θ)=15 (θ 10) c. La stérilisation est-elle finie au bout de 20 minutes? θ e ln (5 ) 10 XIII- Antilles Guyane septembre 2015 (suites+ln+complexes) : Vrai -faux à justifier sur 4points 1. On définit une suite (u n ) de réels strictement positifs par u 0 =1 et pour tout entier naturel n, ln(u n+1 )=ln(u n ) 1. La suite (u n ) est-elle géométrique? t dt Partie B (extrait) : On note h la fonction définie par h(x )=e x (1 cos(x)) 4. a. On note h la fonction dérivée de la fonction h sur l intervalle [0 ; + [. Démontrer que, pour tout x de l intervalle [0 ; + [, h (x)=e x ( 2cos(x π 4 ) 1 ) b. Justifier que, sur l intervalle [0; π 2 ] 2cos(x π ) 1 0 et que, sur 4 l intervalle [ π 2 ;2π] 2cos(x π 4 ) 1 0 c. En déduire le tableau de variation de la fonction h sur l intervalle [0 ; 2π]. Toutes les images utilisées dans ce document sont issues du site de l'apmep qui fournit aussi (et gratuitement) des corrigés.