bac s 2013 mathematiques obligatoire

BACCALAURÉAT GÉNÉRAL

AT O

Série S

IR

MATHÉMATIQUES

E

SESSION 2013

Durée de l’épreuve : 4 heures

Coefficient : 7

BL IG

ENSEIGNEMENT OBLIGATOIRE

Les calculatrices électroniques de poche sont autorisées, conformément à la réglementation en vigueur.

Le sujet est composé de 4 exercices indépendants. Le candidat doit traiter tous les exercices.

O

Dans chaque exercice, le candidat peut admettre un résultat précédemment donné dans le texte pour aborder les questions suivantes, à condition de l’indiquer clairement sur la copie. Le candidat est invité à faire figurer sur la copie toute trace de recherche, même incomplète ou non fructueuse, qu’il aura développée. Il est rappelé que la qualité de la rédaction, la clarté et la précision des raisonnements seront prises en compte dans l’appréciation des copies.

Avant de composer, le candidat s’assurera que le sujet comporte bien 6 pages numérotées de 1/6 à 6/6.

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EXERCICE 1 (4 points) Commun à tous les candidats Une jardinerie vend de jeunes plants d’arbres qui proviennent de trois horticulteurs : 35% des plants proviennent de l’horticulteur H1 , 25% de l’horticulteur H2 et le reste de l’horticulteur H3 . Chaque horticulteur livre deux catégories d’arbres : des conifères et des arbres à feuilles. La livraison de l’horticulteur H1 comporte 80% de conifères alors que celle de l’horticulteur H2 n’en comporte que 50% et celle de l’horticulteur H3 seulement 30%. 1. Le gérant de la jardinerie choisit un arbre au hasard dans son stock. On envisage les évènements suivants : – H1 : « l’arbre choisi a été acheté chez l’horticulteur H1 », – H2 : « l’arbre choisi a été acheté chez l’horticulteur H2 », – H3 : « l’arbre choisi a été acheté chez l’horticulteur H3 », – C : « l’arbre choisi est un conifère », – F : « l’arbre choisi est un arbre feuillu ». a. Construire un arbre pondéré traduisant la situation. b. Calculer la probabilité que l’arbre choisi soit un conifère acheté chez l’horticulteur H3 . c. Justifier que la probabilité de l’évènement C est égale à 0,525. d. L’arbre choisi est un conifère. Quelle est la probabilité qu’il ait été acheté chez l’horticulteur H1 ? On arrondira à 10−3 . 2. On choisit au hasard un échantillon de 10 arbres dans le stock de cette jardinerie. On suppose que ce stock est suffisamment important pour que ce choix puisse être assimilé à un tirage avec remise de 10 arbres dans le stock. On appelle X la variable aléatoire qui donne le nombre de conifères de l’échantillon choisi. a. Justifier que X suit une loi binomiale dont on précisera les paramètres. b. Quelle est la probabilité que l’échantillon prélevé comporte exactement 5 conifères ? On arrondira à 10−3 . c. Quelle est la probabilité que cet échantillon comporte au moins deux arbres feuillus ? On arrondira à 10−3 .

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EXERCICE 2 (7 points) Commun à tous les candidats ³ ´ Sur le graphique ci-dessous, on a tracé, dans le plan muni d’un repère orthonormé O ; ~ i, ~ j , la courbe représentative C d’une fonction f définie et dérivable sur l’intervalle ce0, +∞db. B

C b

b

C b

~ j b

O

b

~ i

A

On dispose des informations suivantes : – les points A, B, C ont pour coordonnées respectives (1, 0), (1, 2), (0, 2) ; – la courbe C passe par le point B et la droite (BC ) est tangente à C en B ; – il existe deux réels positifs a et b tels que pour tout réel strictement positif x, f (x) =

a + b ln x . x

1.

a. En utilisant le graphique, donner les valeurs de f (1) et f 0 (1). (b − a) − b ln x . b. Vérifier que pour tout réel strictement positif x, f 0 (x) = x2 c. En déduire les réels a et b.

2.

a. Justifier que pour tout réel x appartenant à l’intervalle ec0, +∞db, f 0 (x) a le même signe que − ln x.

b. Déterminer les limites de f en 0 et en +∞. On pourra remarquer que pour tout réel 2 ln x x strictement positif, f (x) = + 2 . x x c. En déduire le tableau de variations de la fonction f . 3.

a. Démontrer que l’équation f (x) = 1 admet une unique solution α sur l’intervalle ce0, 1ec.

b. Par un raisonnement analogue, on démontre qu’il existe un unique réel β de l’intervalle ec1, +∞db tel que f (β) = 1. Déterminer l’entier n tel que n < β < n + 1.

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4. On donne l’algorithme ci-dessous. Variables : Initialisation : Traitement :

Sortie :

a, b et m sont des nombres réels. Affecter à a la valeur 0. Affecter à b la valeur 1. Tant que b − a > 0, 1 1 Affecter à m la valeur (a + b). 2 Si f (m) < 1 alors Affecter à a la valeur m. Sinon Affecter à b la valeur m. Fin de Si. Fin de Tant que. Afficher a. Afficher b.

a. Faire tourner cet algorithme en complétant le tableau ci-dessous que l’on recopiera sur la copie. a b b−a m

étape 1 0 1

étape 2

étape 3

étape 4

étape 5

b. Que représentent les valeurs affichées par cet algorithme ? c. Modifier l’algorithme ci-dessus pour qu’il affiche les deux bornes d’un encadrement de β d’amplitude 10−1 . 5. Le but de cette question est de démontrer que la courbe C partage le rectangle O ABC en deux domaines d’aires égales. Z1 a. Justifier que cela revient à démontrer que f (x) dx = 1. 1 e

b. En remarquant que l’expression de f (x) peut s’écrire démonstration.

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2 1 + 2 × × ln x, terminer la x x

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EXERCICE 3 (4 points) Commun à tous les candidats Pour chacune des propositions suivantes, indiquer si elle est vraie ou fausse et justifier la réponse choisie. Il est attribué un point par réponse exacte correctement justifiée. Une réponse non justifiée n’est pas prise en compte. Une absence de réponse n’est pas pénalisée. 1. Proposition 1 : Dans le plan muni d’un repère orthonormé, l’ensemble des points M dont l’affixe z vérifie l’égalité |z − i | = |z + 1| est une droite. p ¢4 ¡ 2. Proposition 2 : Le nombre complexe 1 + i 3 est un nombre réel.

H b

b

G

3. Soit ABC DE FG H un cube. E b

b

F

Proposition 3 : Les droites (EC ) et (BG) sont orthogonales. D

b

A

b

b

C

b

B

³ −´ → − → − → 4. L’espace est muni d’un repère orthonormé O ; i , j , k . Soit le plan P d’équation cartésienne x + y + 3z + 4 = 0. On note S le point de coordonnées (1 , −2, −2). Proposition 4 : La droite qui passe par S et qui est perpendiculaire au plan P a pour re x = 2+t y = −1 + t , t ∈ R. présentation paramétrique  z = 1 + 3t

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EXERCICE 4 (5 points) Candidats n’ayant pas suivi l’enseignement de spécialité Soit la suite numérique (u n ) définie sur N par : u 0 = 2 et pour tout entier naturel n, 1.

2 1 u n+1 = u n + n + 1. 3 3

a. Calculer u 1 , u 2 , u 3 et u 4 . On pourra en donner des valeurs approchées à 10−2 près. b. Formuler une conjecture sur le sens de variation de cette suite.

2.

a. Démontrer que pour tout entier naturel n, u n 6 n + 3. b. Démontrer que pour tout entier naturel n, u n+1 − u n =

1 (n + 3 − u n ) . 3

c. En déduire une validation de la conjecture précédente. 3. On désigne par (v n ) la suite définie sur N par v n = u n − n.

2 a. Démontrer que la suite (v n ) est une suite géométrique de raison . 3 b. En déduire que pour tout entier naturel n, µ ¶n 2 un = 2 + n. 3 c. Déterminer la limite de la suite (u n ).

4. Pour tout entier naturel non nul n, on pose : Sn =

n X

k=0

u k = u 0 + u 1 + ... + u n

et Tn =

Sn . n2

a. Exprimer S n en fonction de n. b. Déterminer la limite de la suite (Tn ).

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