On considère la fonction f définie sur I=[0,+∞[ par f(0)=0 et f(x)=x2+1x2lnx pour x∈]0,+∞[. Soit (C) sa courbe représentative dans un repère orthonormé (O;,).
1.Étudier la continuité de f à droite en 0.
0.25 pt
Af est continue à droite en 0
Bf n'est pas continue en 0
Cf est seulement continue à gauche en 0
Df admet une limite infinie en 0
2.Étudier la dérivabilité de f à droite en 0, puis interpréter graphiquement le résultat.
0.5 pt
Af n'est pas dérivable en 0 (demi-tangente verticale)
Bf est dérivable à droite en 0, fd′(0)=0 : demi-tangente horizontale
Cf est dérivable à droite en 0 avec fd′(0)=1
Dfd′(0)=+∞
3.Calculer x→+∞limf(x) et x→+∞limxf(x), puis interpréter graphiquement le résultat.
0.75 pt
Alim+∞f=+∞ et lim+∞xf(x)=0 : branche parabolique de direction (Ox)
Blim+∞f=0 : asymptote horizontale y=0
Clim+∞f=+∞ : asymptote oblique y=x
Dlim+∞xf(x)=1 : direction asymptotique
4.Soit φ la fonction définie sur ]0,+∞[ par φ(x)=x2+1+2lnx. Dresser le tableau de variations de φ.
0.5 pt
Aφ est strictement décroissante sur ]0,+∞[
Bφ décroît puis croît
Cφ est strictement croissante sur ]0,+∞[ (de −∞ à +∞)
Dφ croît puis décroît
5.Montrer que l'équation φ(x)=0 admet une unique solution β∈]21,31[.
0.5 pt
Aφ(x)=0 admet une unique solution β∈]21,31[
Bφ(x)=0 admet deux solutions
Cφ(x)=0 n'admet aucune solution
Dβ∈]1,2[
6.Montrer que f(β)=−2β2.
0.25 pt
Af(β)=2β2
Bf(β)=−2β2
Cf(β)=−β2
Df(β)=0
7.Montrer que f est dérivable sur ]0,+∞[ et que ∀x∈]0,+∞[,f′(x)=(x2+1)2xφ(x).
0.5 pt
Af′(x)=(x2+1)2xφ(x)
Bf′(x)=(x2+1)2φ(x)
Cf′(x)=x2+1xφ(x)
Df′(x)=(x2+1)22xlnx
8.Donner le tableau de variations de f.
0.5 pt
Af est strictement croissante sur ]0,+∞[
Bf décroît sur ]0,β[ puis croît sur ]β,+∞[ ; minimum −2β2
Cf croît puis décroît
Df est strictement décroissante sur ]0,+∞[
9.Montrer que β1 est l'unique solution de l'équation f(x)=21 sur ]β,+∞[.
0.25 pt
Aβ est l'unique solution de f(x)=21
Bil n'existe aucune solution
Cβ1 est l'unique solution de f(x)=21 sur ]β,+∞[
Dil existe deux solutions
10.Montrer que la droite d'équation y=βx−21 est la tangente à (C) au point d'abscisse β1.
0.5 pt
Ay=βx+21
By=βx−21
Cy=−βx−21
Dy=β1x−21
11.Représenter graphiquement la courbe (C) (on admet qu'elle possède deux points d'inflexion).
0.5 pt
A(C) admet une asymptote horizontale y=0
B(C) passe par O (demi-tangente horizontale), minimum en β, branche parabolique (Ox), deux points d'inflexion
C(C) est croissante sur tout ]0,+∞[
D(C) admet une asymptote oblique
Exercice 2
Exercice 1 — Analyse (Partie II)
On pose J=]3,2[ et α=β1. Soit g la fonction définie sur ]0,+∞[ par g(x)=e1+x21, et (xn) la suite définie par x0=47 et xn+1=g(xn).
1.Étudier les variations de g sur ]0,+∞[.
0.25 pt
Ag est strictement décroissante car g′(x)=−x3g(x)<0
Bg est strictement croissante
Cg décroît puis croît
Dg est constante
2.Montrer que ∀x∈J,3<g(x)<2.
0.25 pt
Ag décroissante sur J : g(2)≤g(x)≤g(3), or g(2)≈1,87>3 et g(3)≈1,95<2
Bg est croissante donc encadrée
CFaux : g(x)>2
DFaux : g(x)<3
3.En utilisant I.3-c), montrer que g(α)=α.
0.25 pt
Ag(α)=α : α est un point fixe de g
Bg(α)=0
Cg(α)=2
Dg(α)=3
4.Montrer que ∀x∈J,∣g′(x)∣≤332.
0.5 pt
A∣g′(x)∣=x3g(x)<332 car g<2 et x3>33 sur J
B∣g′(x)∣≤1 seulement
C∣g′(x)∣≥332
Dg′(x)=0 sur J
5.En déduire que ∀x∈J,∣g(x)−α∣≤332∣x−α∣.
0.5 pt
AInégalité des accroissements finis (∣g′∣≤332) avec g(α)=α
BPar récurrence sur x
CCar g est affine
DFaux : le facteur est 1
6.Montrer que ∀n∈N,xn∈J.
0.25 pt
ARécurrence : x0=47∈J et g(J)⊂J
BCar xn est constante
CCar xn→+∞
DFaux : xn sort de J
7.Montrer par récurrence que ∀n,∣xn−α∣≤(332)n∣x0−α∣.
0.5 pt
ARécurrence via ∣xn+1−α∣≤332∣xn−α∣
B∣xn−α∣≤332 (constant)
C∣xn−α∣≥(332)n
DL'inégalité est fausse
8.En déduire que (xn) converge vers α.
0.25 pt
A(332)n→0 (car 332<1), donc xn→α
Bxn→3
Cxn→2
D(xn) diverge
Exercice 3
Exercice 2 — Suites et intégrale
On considère la suite (un)n≥2 définie par un=n1k=1∑n−1lnnk.
1.Montrer que pour tout k∈{1,…,n−1} et tout x∈[nk,nk+1] : lnnk≤lnx≤lnnk+1.
0.25 pt
AVrai : ln est strictement croissante sur ]0,+∞[
BFaux : ln est décroissante
CVrai, mais parce que ln est concave
DFaux : l'encadrement est inversé
2.En déduire que n1lnnk≤∫k/n(k+1)/nlnxdx≤n1lnnk+1.
0.25 pt
AOn intègre l'encadrement sur [nk,nk+1] (longueur n1)
BOn dérive l'encadrement
CPar le théorème des accroissements finis
DL'intégrale vaut exactement n1lnnk
3.Montrer que n1∑k=1n−1lnnk≤∫1/n1lnxdx≤n1∑k=2nlnnk.
0.5 pt
AEn sommant l'encadrement pour k=1 à n−1 (relation de Chasles)
BPar récurrence sur n
CEn dérivant terme à terme
DC'est faux : les bornes sont 0 et 1
4.En déduire que un≤∫1/n1lnxdx≤un−n1lnn1.
0.5 pt
An1∑k=1n−1lnnk=un et n1∑k=2nlnnk=un−n1lnn1
Soit θ∈[0,π[. On considère l'équation (Eθ):z2+(1−i)eiθz−ie2iθ=0. On note z1,z2 ses solutions avec Im(z1)≤0. Dans le plan complexe muni de (O,u,v), on pose a=eiθ, b=(1+i)eiθ, c=b−a, q=meiθ avec m∈]0,1[, R la rotation de centre O et d'angle 2π, P=R(Q) et H d'affixe h=m−imeiθ.
1.(Eθ) est équivalente à (2z+(1−i)eiθ)2=A. Que vaut A ?
0.25 pt
A((1+i)eiθ)2
B((1−i)eiθ)2
C((1+i)e2iθ)2
D4ie2iθ
2.Que vaut (1−i)2 ?
0.25 pt
A−2i
B2i
C−2
D2
3.Sachant que Im(z1)≤0 sur [0,π[, quelle est l'affixe z1 ?
0.5 pt
Az1=−eiθ
Bz1=ieiθ
Cz1=eiθ
Dz1=−ieiθ
4.Que vaut z2+iz1+1 ?
0.5 pt
A−tan(2θ)
Btan(2θ)
C−cot(2θ)
D−itan(2θ)
5.Quelle est la forme exponentielle de z2+iz1+iz2 ?
0.5 pt
Acos(θ/2)1ei(θ/2+π/2)
Bcos(θ/2)1ei(θ/2−π/2)
Ccos(θ/2)eiθ/2
Dsin(θ/2)1eiθ/2
6.Quelle est l'affixe p de P=R(Q) ?
0.25 pt
Ap=imeiθ
Bp=meiθ
Cp=−imeiθ
Dp=mei(θ+π)
7.À quel point est égal R(A) ?
0.25 pt
AC
BB
CQ
DO
8.Que vaut hp−a ?
0.5 pt
Amm2+1i
Bmm2−1i
Cmm2+1
Dm2+1mi
9.Que vaut p−ah−a ? (ce qui prouve l'alignement de A,H,P)
0.25 pt
Am2+11
Bm2−11
Cm2+1m
Dm2+1i
10.Que vaut q−hb−h ? (ce qui prouve (QH)⊥(HB))
0.25 pt
Ami
Bm1
Cm2i
D−mi
Exercice 5
Exercice 4 — Arithmétique
a,b,c,d sont des entiers naturels non nuls avec a∧b=c∧d=1. On étudie dans Z×Z l'équation (E):y=bax−dc.
1.Si (x0,y0)∈Z2 est solution de (E), en multipliant par bd on obtient adx0−bdy0=bc. Que peut-on en déduire ?
0.25 pt
Ad∣bc
Bd∣ac
Cb∣cd
Dd∣ab
2.Sachant que d∣bc et c∧d=1, que donne le lemme de Gauss ?
0.25 pt
Ad∣b
Bd∣c
Cb∣d
Dc∣b
3.On pose b=nd. Puisque a∧b=1, quel couple le théorème de Bézout garantit-il ?
0.5 pt
A(u,v) avec dnu−av=1
B(u,v) avec du−av=1
C(u,v) avec dnu−av=n
D(u,v) avec anu−dv=1
4.Les solutions de l'équation homogène ndy−ax=0 (avec a∧nd=1) sont :
0.25 pt
Ax=ndk,y=ak,k∈Z
Bx=ak,y=ndk
Cx=nk,y=dk
Dx=dk,y=nk
5.Pour (F):y=29753x−1192, on identifie a=3,b=2975,c=2,d=119. Que vaut n=db ?
0.25 pt
An=25
Bn=17
Cn=7
Dn=119
6.Quel couple (u,v)∈N2 vérifie 2975u−3v=1 ?
0.5 pt
A(2,1983)
B(1,991)
C(2,1487)
D(1,1983)
7.En multipliant (F) par 2975, à quelle équation diophantienne aboutit-on ?
0.5 pt
A3x−2975y=50
B3x−2975y=2
C2975y−3x=2
D3x−2975y=1
8.Quel est l'ensemble S des solutions de (F) ?
0.5 pt
AS={(2000+2975k;2+3k)∣k∈Z}
BS={(−3966+2975k;−4+3k)∣k∈Z}
CS={(2000+3k;2+2975k)∣k∈Z}
DS={(2000+119k;2+3k)∣k∈Z}
Exercice 6
Exercice 5 — Structures algébriques
On munit E={x+yi∣x∈Z,y∈Z} de la loi ∗ définie par (x+yi)∗(x′+y′i)=(x+(−1)yx′)+(y+y′)i. On pose F={x+2yi∣x,y∈Z}, G={M(x,y)} les matrices 100x10y01, et φ:F→M3(R), φ(x+2yi)=M(x,y).
1.Que vaut (1−i)∗(3+2i) ?
0.25 pt
A−2+i
B4+i
C−2−i
D2+i
2.Que vaut (3+2i)∗(1−i) ? (ce qui montre que ∗ n'est pas commutative)
0.25 pt
A4+i
B−2+i
C4−i
D2+i
3.Quel est l'élément neutre de (E,∗) ?
0.25 pt
A0=0+0i
B1+0i
C1+i
D0+i
4.Quel est le symétrique de x+yi pour ∗ ?
0.5 pt
A(−1)y+1x−yi
B−x−yi
C(−1)yx−yi
D−x+yi
5.L'identité qui assure l'associativité de ∗ est :
0.25 pt
A(−1)y(−1)y′=(−1)y+y′
B(−1)y+(−1)y′=(−1)y+y′
C(−1)yy′=(−1)y+y′
D(−1)y(−1)y′=(−1)yy′
6.Que peut-on conclure sur (E,∗) ?
0.5 pt
AC'est un groupe non commutatif
BC'est un groupe commutatif
CC'est un anneau
DCe n'est pas un groupe
7.Pourquoi ∗ est-elle commutative dans F={x+2yi} ?
0.5 pt
Acar (−1)2y=1
Bcar y=0
Ccar F est fini
Dcar x=x′
8.Que vaut φ(a∗b) pour a,b∈F ?
0.5 pt
Aφ(a)×φ(b)
Bφ(a)+φ(b)
Cφ(a)
Dφ(a)×φ(b)+I3
9.Que vaut φ(F) ?
0.25 pt
AG
BM3(R)
CF
D{I3}
10.φ étant un isomorphisme de (F,∗) sur (G,×) et (F,∗) commutatif, (G,×) est :
0.25 pt
Aun groupe commutatif
Bun groupe non commutatif
Cun anneau
Dun corps
Comprends chaque question, pas seulement la réponse
Corrigé détaillé + IA qui réexplique à ton niveau, en 5 modes.