Neuchâtel et Fleurier Examen de maturité 2008

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1 Neuchâtel et Fleurier Eamen de maturité 008 Problème D C On considère l'objet ci-contre. La cote des points, B, C et D est B 7.5 cm et celle de E et F est 7 cm. L' F Les points, B, C et D sont les projections verticales dans le sol des E points, B, C et D. D C a) Construire sur l'écran donné par l et à B partir du point S la perspective de l'objet ci-contre. La ligne d'horizon h est donnée. b) L'objet est éclairé par une source lumineuse ponctuelle placée en L. La perspective de L est donnée ainsi que celle de sa projection sur le sol. Dessiner l'ombre de l'objet sur le sol et sur lui-même. h D F C L ' E B l S / 3

2 Neuchâtel et Fleurier Eamen de maturité 008 Problème On rappelle qu'un arc de Bézier contrôlé par quatre points P, P,, est formé des points P donnés par l'égalité 3 3 OP = ( t) OP + 3 t( t) OP + 3 t ( t) OP + t OP, t variant de 0 à. 3 4 On souhaite approcher le quart de cercle de rayon centré à P l'origine par un arc de Bézier dont les points de contrôle sont P, 4 P, et avec P (;0) et (0;). Pour que l'arc de Bézier ressemble à un arc de cercle, on choisit P (;k) et (k;). Il s'agit de trouver une valeur de k de sorte que l'arc de Bézier ressemble le plus possible au quart de cercle. a) On pose k = ½. Dessiner, par construction géométrique précise, le point de l'arc de Bézier pour t = ½ et le point de l'arc de Bézier pour t = ¼. P P P P b) On pose k = ½. Calculer le point de l'arc de Bézier pour t = ½. Calculer la distance entre ce point et l'arc de cercle. P P c) Trouver la valeur de k pour laquelle l'arc de Bézier, défini par les points P (;0), P (;k), (k;) et (0;), passe par le point M ( ; ) en t =. d) Pour trouver une bonne valeur de k, de sorte que l'arc de Bézier, défini par les points P (;0), P (;k), (k;) et (0;), ressemble le plus possible à un arc de cercle de rayon, on applique une méthode des moindres carrés. ) Dire pourquoi la distance entre un point P(;y) et l'arc de cercle est donnée par d = + y. ) On prend 0 points (t = 0, t = /00, t = /00,, t = ) de l'arc de Bézier défini par P (;0), P (;k), (k;) et (0;) et on cherche la valeur de k pour laquelle la somme des carrés des distances entre ces 0 points et l'arc de cercle est minimale. Écrire un programme qui calcule ces sommes, pour k variant entre 0,4 et 0,6, et qui affiche la valeur de k, au millième près, correspondant à la plus petite de ces sommes. / 3

3 Neuchâtel et Fleurier Eamen de maturité 008 Problème 3 On donne l'équation différentielle du premier ordre y = + y et une condition initiale y (0) =, autrement dit y = lorsque = 0. On note y = y( ) la solution de l équation qui respecte la condition initiale. a) Par la méthode d'euler, estimer y (3) en trois pas. Dans un repère orthonormé, représenter graphiquement les résultats obtenus en reportant et reliant les points calculés. D'après les résultats ci-dessus, le graphe de la fonction y passe par un minimum M dont l'abscisse est dans l'intervalle [ 0;3 ]. b) Programmer la recherche de l'abscisse de M en employant la méthode de Runge. c) Vérifier que la solution de l'équation différentielle dont le graphe passe par le point (0; ) est la fonction y = e. d) En appliquant la méthode de bissection (Bolzano) à la dérivée de y, trouver un intervalle de longueur /4 contenant l'abscisse du minimum M. Vérifier au préalable que [ 0; ] est un bon intervalle pour amorcer la recherche. La fonction y = e est également la solution de l'équation différentielle du deuième ordre y = y + avec les conditions initiales y (0) = et y (0) =. e) Écrire un programme qui estime les coordonnées de M en résolvant cette nouvelle équation différentielle par la méthode d Euler avec un pas de /04. 3 / 3

4 Solutions de l'eamen de maturité 008 Problème (perspective) D C On considère l'objet ci-contre. La cote des points, B, C et D est B 7.5 cm et celle de E et F est 7 cm. L' Les points, B, C et D sont les F projections des points, B, C et D E sur le sol. D a) Construire sur l'écran donné par l et à C partir du point S la perspective de l'objet B ci-contre. La ligne d'horizon h est donnée. b) L'objet est éclairé par une source lumineuse ponctuelle placée en L. La perspective de L est donnée ainsi que celle de sa projection sur le sol. Dessiner l'ombre de l'objet sur le sol et sur lui-même F' D' C' B' D =' h E' F ' F' F C' C L ' E ' E E' B B' l ' S

5 Solutions de l'eamen de maturité 008 Problème a) P P b) ( ) M ;, 6 6 dist = 0,077 c) 6 4( ) k = 0,55 3 d) Private Sub Command_Click() Let sdmin = 00 For k = 0.4 To 0.6 Step / 000 Let sd = 0 For t = 0 To Step / 00 Let = ( - t) ^ * ( - t) ^ * t + 3 * ( - t) * t ^ * k Let y = 3 * ( - t) ^ * t * k + 3 * ( - t) * t ^ + t ^ 3 Let d = bs( - Sqr( ^ + y^)) Let sd = sd + d ^ Net t If sd < sdmin Then Let sdmin = sd Let kmin = k End If Net k Let Label.Caption = kmin Problème 3 a) y () =, y () = 3 et y (3) =. b) Private Sub Command_Click() Let 0 = 0 Let y0 = - Let h = / 04 Do Let m = 0 + h/ Let ym = y0 + h/ * (0^ + y0) Let X0 = 0 + h Let Y0 = y0 + h * (m^ + ym) Loop Until 0 ^ + y0 >0 Let Label4.Caption = 0 - h / c) d) y = e, y = e, donc y' L'intervalle est donc [.5;.75 ] P e) Private Sub Command_Click() Let 0 = 0 Let y0 = - Let yp0 = - Let h = / 04 Do Let yp0 = yp0 + h * (yp0 + *0) Let 0 = 0 + h Let y0 = y0 + h * yp0 Loop Until yp0 > 0 Let Label4.Caption = 0 & " " & y0 (peut être amélioré!) y = + y P