14. PROBLEMES : FONCTIONS Problème 1 : CONCOURS :VRAI OU FAUX ? Justifier. On considère une carafe sphérique. On s’intéresse au volume de liquide v contenu dans la carafe pour une hauteur h de remplissage. v Le graphique ci-contre représente v en fonction de h. h Problème 2 : Le directeur d’une salle de théâtre a remarqué qu’à 12 € la place, il accueillera 300 spectateurs. Il attend 30 spectateurs supplémentaires pour chaque baisse de 0,2 €. C'est-à-dire que pour un prix de 11,4 € la place, il aura 90 spectateurs supplémentaires. Quel est le tarif qui lui garantira la recette maximale ? Problème 3 : La distance parcourue en un temps donné par un corps en chute libre est donnée par la formule : 9,81 t ² avec d la distance en mètres et t le temps en secondes. d (t ) 2 1a/ Calculer la distance parcourue par un corps en chute libre en une seconde ; deus secondes ; 5 secondes ; dix secondes. 1b/ La distance est-elle proportionnelle au temps ? Justifier la réponse. 2/ Trouver au dixième de seconde près le temps mis par une bille pour tomber du sommet de la tour Eiffel (320 m ). Problème 4 : Une cuve est formée de deux cubes superposés qui communiquent entre eux. L’arête du cube supérieur (le grand cube) mesure 90 cm. L’arête du cube inférieur (le plus petit cube) mesure 50 cm. Cette cuve contient du liquide. On note x la hauteur de liquide dans la cuve. On note V(x) le volume en litres du liquide dans la cuve lorsque la hauteur est x (x étant exprimée en cm). 1/ Exprimer V(x) en fonction de x. 2/ Construire une représentation graphique de la fonction qui à x associe V(x). 90 cm x 50 cm Master 1, UE 4, EC9A : Eléments de mathématiques chapitre 14 fonctions Page 1 Problème 5 : Une enseignante achète 15 albums de littérature de jeunesse pour sa classe. Elle choisit des albums à 8 € et d’autres à 13 € pour une dépense totale de 150 €. Combien a-t-elle acheté d’albums de chaque type ? Le tableau ci-dessous correspond à une feuille de tableur donnant la somme payée selon le nombre d’albums à 8 € et le nombre d’albums à 13 € achetés. 1/ Proposer une formule entrée dans le tableur pour calculer le nombre de la case de la ligne 4, colonne M. 2/ Pourquoi n’est-il pas utile d’aller au-delà de la colonne V ou de la ligne 14 ? 3/ Utiliser cette feuille de calcul pour résoudre le problème. 4/ Utiliser une méthode algébrique pour résoudre le problème. A 1 Nombre de CD à 13 € 2 0 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 B Nombre de CD à 8 € Somme payée en € C D E F G H K L M N S T 0 1 2 3 4 5 6 I 7 J 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 0 8 16 24 32 40 48 56 64 72 80 88 96 104 112 120 128 136 144 152 13 21 29 37 45 53 61 69 77 85 93 101 109 117 125 133 141 149 157 165 26 34 42 50 58 66 74 82 90 98 106 114 122 130 138 146 154 162 170 178 111 119 39 47 55 63 71 79 87 95 103 52 60 68 76 84 92 100 108 116 124 132 113 121 129 137 145 65 73 81 89 97 105 78 86 94 102 110 118 126 134 142 150 158 91 99 107 115 123 121 139 147 155 163 171 104 112 120 128 136 134 152 160 168 176 184 117 125 133 141 149 147 165 173 181 189 197 130 138 146 154 162 160 178 186 194 202 210 143 151 159 167 175 173 191 199 207 215 223 156 164 172 180 188 186 204 212 220 228 236 O P Q R U V 308 Problème 6 CONCOURS : On considère la famille R de tous les rectangles dont le périmètre est égal à 40 cm. 1/ Si x est la mesure en cm d’un côté d’un rectangle de la famille R, donner l’intervalle dans lequel x prend ses valeurs. 2/ Soit y l’autre dimension du rectangle, exprimer y en fonction de x. Soit f cette fonction. 3/ Représenter graphiquement la fonction f sur l’intervalle déterminé dans la question 1, dans un repère orthonormé d’unité graphique 0,5 cm. 4/ Exprimer en fonction de x l’aire d’un rectangle de la famille R. Soit g cette fonction. 5/ Montrer que g ( x ) = - ( x – 10 ) ² + 100. 6/ Montrer par un raisonnement de type arithmétique que la fonction g présente un maximum. Quelle est alors la particularité du rectangle ? Quelles sont ses dimensions ? 7/ Pour construire point par point la courbe représentative de la fonction g, on utilise un tableur. Après avoir entré la valeur 1 dans la cellule A1, quelles formules ont été entrées dans les cellules A2 puis C1 pour obtenir le tableau ci-dessous ? Master 1, UE 4, EC9A : Eléments de mathématiques chapitre 14 fonctions Page 2 A B 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 C 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 19 36 51 64 75 84 91 96 99 100 99 96 91 84 75 64 51 36 19 8/ En utilisant le tableau précédent, construire la représentation graphique de la fonction g dans un repère orthogonal d’unités graphiques 0,5 cm, sur l’axe des abscisses et 0,2 cm sur l’axe des ordonnées, pour x strictement compris entre 0 et 20. 9a/ Par lecture graphique, donner les dimensions rectangle dont l’aire mesure 94 cm². Laisser apparents sur le graphique les traits de construction nécessaires pour répondre à la question. 9b/ Résoudre le système de deux équations à deux inconnues : x y 20 . Donner une interprétation géométrique de ce résultat. xy 94 Problème 7 CONCOURS : On étudie la fonction f qui, à la vitesse v d’un véhicule (exprimée en mètre par seconde) associe la distance de freinage (exprimée en mètre). Cette fonction est définie par f : v k v² , où k est un coefficient qui dépend notamment de l’état de la route. PARTIE A : Dans des conditions « normales », lorsque la route est sèche, le coefficient k est égal à 0,08. 1/ On utilise un tableur pour créer le tableau de valeurs ci-après : 1 2 3 4 A Vitesse en m/s Distance de freinage Coefficient k B 0 0 0,08 C D 5 E 10 Master 1, UE 4, EC9A : Eléments de mathématiques chapitre 14 fonctions F 15 G 20 H 26 30 Page 3 a/ Donner une formule, qui entrée dans la cellule B2 (puis recopiée vers la droite), permet de compléter la ligne 2. b/ On veut qu’en modifiant la valeur de k en D3, les distances soient recalculées automatiquement. La formule proposée au a/ satisfait-elle cette nouvelle contrainte ? Si oui, pourquoi ? Si non, en proposer une autre qui convient. 2a/ Calculer la distance de freinage sur route sèche pour une vitesse de 72 km/h. 2b/ A partir de quelle vitesse (arrondie à l’unité, en km/h), la distance de freinage sur route sèche estelle supérieure à 45 mètres ? PARTIE B : Sur route mouillée, le coefficient k est différent de 0,08. Après avoir modifié la valeur de k dans la feuille de calcul précédente, on a construit la représentation graphique qui donne la distance de freinage sur route mouillée en fonction de la vitesse. 1/ En utilisant cette représentation graphique, estimer la valeur du coefficient k sur route mouillée. 2/ Où se situerait la représentation graphique donnant la distance de freinage sur route sèche en fonction de la vitesse, par rapport à la représentation graphique tracée ? Justifier la réponse par le calcul. distance (en m) Vitesse en m/s Master 1, UE 4, EC9A : Eléments de mathématiques chapitre 14 fonctions Page 4