Exercice 1 4 points Exercice 2 4 points - Lycée Saint

Bac blanc mars 2007 Lycée Saint- Sernin Mathématiques - Série S
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Les exercices 1, 2, 4 et 5 sont communs à tous les candidats, pas lexercice 3.
Exercice 1 4 points
1. Soit u la suite définie par
u
0
=0
u
n+1
=
1
2u
n
pour tout entier naturel n
a. Calculer u
1
, u
2
et u
3
. On exprimera chacun de ces termes sous forme d’une fraction irréductible.
b. Comparer les quatre premiers termes de la suite u aux quatre premiers termes de la suite w définie
dans É par w
n
=
n
n+1
c. À l’aide d’un raisonnement par récurrence, démontrer que, pour tout entier naturel n, u
n
=w
n
.
2. Soit v la suite de terme général v
n
défini dans É* par v
n
=ln
n
n+1
où ln désigne la fonction logarithme
népérien.
a. Montrer que v
1
+v
2
+v
3
=-ln 4
b. Soit S
n
la somme définie pour tout entier naturel non nul n par : S
n
=v
1
+v
2
++v
n
Exprimer S
n
en fonction de n.
Déterminer la limite de S
n
lorsque n tend vers +.
Exercice 2 4 points
QCM : pour chaque question une seule des réponses proposées est exacte. Aucune justification n’est demandée.
Chaque bonne réponse rapporte 0,75 point aux quatre premières questions et 1 point à la cinquième, chaque
erreur enlève 0,25 point, l’absence de réponse vaut 0 point. Si le total des points de l’exercice est négatif, la
note est ramenée à 0.
Vous répondrez sur votre copie en indiquant le numéro de la question et la lettre correspondant à votre réponse.
a 0 solution
b
1 solution
c 2 solutions
1. L’équation
04e3e
xx2
=
admet dans Ë
d
plus de 2 solutions
a n’est jamais négative
b
est toujours négative
c n’est négative que si x est positif
2. L’expression
x
e
d
n’est négative que si x est négatif
a -0,5
b
1
c 2
3.
2e
1e2
lim
x
x
x
+
+∞
d
+
a xke
2x
1 avec k Ë
b
xke
x
2
+1 avec k Ë
c xke
x
2
1 avec k Ë
4. Léquation différentielle y′=2y1 a pour ensemble des
solutions
d
xke
2x
+
0,5
avec k Ë
a x ke
3x
h(x)
3
avec k Ë
b
x ke-
3x
+h(x) avec k Ë
c x ke
3x
+h(x) avec k Ë
5. Si la fonction h, définie sur Ë, est solution de
(E) y′-3y=sin(x),
alors une autre solution de (E), définie sur Ë, est d
xke-
3x
h(x)
3
avec k Ë
Bac blanc mars 2007 Lycée Saint- Sernin Mathématiques - Série S
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Exercice 3 5 points
Candidats nayant pas suivi lenseignement de spécialité
Le plan complexe est rapporté au repère orthonormal (O,Å
u,Å
v). On prendra pour unité graphique 1 cm.
Pré-requis
- On suppose connues toutes les opérations sur les modules et les arguments des nombres complexes.
- On rappelle que
si A et B sont deux points daffixes respectives a et b, alors laffixe du vecteur Ä
AB est ba .
pour tout vecteur
w
non nul, daffixe z, on a
| |
z=
w
et arg(z)=(Å
u,Å
w) .
1. Question de cours
Soient M, N et P trois points du plan daffixes respectives m, n et p tels que mýn et mýp.
a. Démontrer que arg
pm
nm
=(Ä
MN,Ä
MP)
b. Interprétez géométriquement le nombre
pm
nm
.
2. On considère les points A, B, C et D daffixes respectives
z
A
=4+i, z
B
=1+i, z
C
=5i, z
D
=-3i
Placer ces points sur une figure.
3. Soit f lapplication du plan dans lui-même qui, à tout point M daffixe z associe le point M daffixe z tel
que : z′=(1+2i)z24i.
a. Précisez les images des points A et B par f
b. Montrer que f admet un unique point invariant dont on précisera laffixe ω.
4. a. Montrer que pour tout nombre complexe z, on a z′−z=-2i(2iz).
b. En déduire pour tout point M différent du point , la valeur
MM′
M
et une mesure en radians de
langle (Ä
M,Ä
MM).
c. Quelle est la nature du triangle MM ?
d. Soit E le point daffixe z
E
=-1i3
. Ecrire z
E
sous forme exponentielle puis placer le point E sur la
figure. Réaliser ensuite la construction du point E associé à E.
Exercice 3 bis 5 points
Candidats ayant suivi l’enseignement de spécialité.
1. Restitution Organisée des Connaissances :
n est un entier naturel supérieur ou égal à 2, a et b sont deux entiers relatifs, on rappelle que a est congru à
b modulo n si et seulement si (ab) est un multiple de n.
a. Démontrer que si a est congru à b modulo n et a est congru à b modulo n alors aa est congru à bb
modulo n.
b. p est un entier naturel non nul, démontrer que si a est congru à b modulo n alors a
p
est congru à b
p
modulo n.
2. Etude de congruences modulo 7 :
a. Déterminer le reste de la division euclidienne de
2007
32 par 7.
b. Soit
p
un entier naturel, montrer que
[
]
[
]
707010 pp
.
c. Soit
m
un entier naturel dont l’écriture décimale contient au moins trois chiffres. Il existe donc un
entier naturel
d
et un entier
u
, le chiffre des unités, tels que
m
=10
d
+
u
. On pose
udm 2
1
=
.
Démontrer que
[
]
[
]
7070
1
mm
.
d. En utilisant autant de fois que possible le résultat du c. et sans utiliser la calculatrice, montrer que
l’étude de la divisibilité par 7 du nombre 28 022 007 se ramène à l’étude de la divisibilité par 7 d’un
nombre à deux chiffres que vous déterminerez. Vous pouvez recopier le tableau de la page suivante en
rajoutant autant de lignes que nécessaire.
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m
u
d
1
m
Étape 1 28 022 007 7
Étape 2 2 802 186
Conclure quant à la divisibilité de 28 022 007 par 7.
Exercice 4 (exercice à prise d’initiative) 2 points
L'équation sin(
x
)=ln
x
2
admet-elle des solutions ? Si oui, combien ? Donner, alors, une valeur approchée au
centième des éventuelles solutions.
Dans ce type dexercice, toute tentative argumentée (quand même !) est la bienvenue.
Exercice 5 5 points
On désigne par
f
une fonction deux fois dérivable sur Ë, par
f
sa fonction dérivée et par
f
la dérivée de sa
dérivée, qui vérifient les propriétés suivantes :
(1) pour tout nombre réel
x
,
f
(
x
)
2
=1+
f
(
x
)
2
(2)
f
(0)=1
Lobjet de lexercice est de déterminer toutes les fonctions deux fois dérivables qui vérifient ces deux
conditions.
Partie A
Supposons quune telle fonction f existe.
1. a. Démontrer que, pour tout nombre réel
x
,
f
(
x
)ý0
b. Calculer
f
(0).
2. En dérivant chaque membre de l’égalité de la proposition (1), démontrer que :
pour tout nombre réel
x
,
f
(
x
)=
f
(
x
)
f
désigne la fonction dérivée seconde de la fonction
f
.
3. On pose :
u
=
f
+
f
et
v
=
f
f
.
a. Calculer
u
(0) et
v
(0)
b. Démontrer que
u
=
u
et
v
=
v
.
c. En déduire les fonctions
u
et
v
.
d. Montrer alors que, pour tout réel
x
,
f
(
x
)=
e
x
e
-x
2
.
Partie B
Réciproque
4. a. Justifier que la fonction trouvée à la question précédente vérifie les conditions (1) et (2). Conclure par
rapport à lobjet de lexercice.
b. Étudier les limites de la fonction
f
en
+
et en
.
c. Dresser le tableau de variations de la fonction
f
.
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