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Sujet national

National 2009 · PC · SVT · session rattrapage

C:RS22 · 3 heures · Mathématiques · PC/SVT

Exercice 1 — Géométrie dans l'espace

3 pt(s)

On considère, dans l'espace rapporté à un repère orthonormé direct (O,i,j,k), le point A(2,2,−1), le plan (P) d'équation 2x+y+2z−13=0 et la sphère (S) de centre Ω(1,0,1) et de rayon 3.

1. a)Montrer que x2+y2+z2−2x−2z−7=0 est une équation cartésienne de la sphère (S) et vérifier que le point A appartient à (S).0.75
1. b)Calculer la distance du point Ω au plan (P) puis en déduire que le plan (P) est tangent à la sphère (S).0.75
2. a)Soit (D) la droite passant par le point A et perpendiculaire au plan (P). Montrer que u(2,1,2) est un vecteur directeur de la droite (D) et que (6,−6,−3) est le triplet de coordonnées du vecteur ΩA∧u.0.75
2. b)Calculer ‖ΩA∧u‖‖u‖ puis en déduire que la droite (D) est tangente à la sphère (S) en A.0.75

Exercice 2 — Nombres complexes

3 pt(s)

On considère, dans le plan complexe rapporté à un repère orthonormé direct (O,u,v), les points A, B, C et D d'affixes respectives a=3+4i, b=3−4i, c=2+3i et d=5+6i. (Ce préambule est celui de la question 2 ; la question 1 ne s'y rapporte pas.)

1.Résoudre dans l'ensemble des nombres complexes ℂ l'équation : z2−6z+25=0.1
2. a)Calculer d−ca−c puis en déduire que les points A, C et D sont alignés.0.5
2. b)Montrer que le nombre p=3+8i est l'affixe du point P, image du point A par l'homothétie h de centre B et de rapport 32.0.5
2. c)Écrire sous forme trigonométrique le nombre complexe d−pa−p puis en déduire que π4 est une mesure de l'angle (PA,PD) et que PA=√2 PD.1

Exercice 3 — Calcul des probabilités

3 pt(s)

Une boîte contient sept boules noires et deux boules blanches (indiscernables au toucher). On tire au hasard, successivement et sans remise, deux boules de la boîte. Soit X la variable aléatoire qui associe à chaque tirage le nombre de boules blanches restant dans la boîte après le tirage des deux boules.

1.Déterminer les valeurs prises par la variable aléatoire X.0.5
2.Montrer que : P(X=0)=136 et P(X=1)=718.1.5
3.Donner la loi de probabilité de la variable aléatoire X et calculer l'espérance mathématique E(X).1

Exercice 4 — Analyse

3 pt(s)

Soit (un) la suite numérique définie par : u0=0 et un+1=1+4un7−2un pour tout n de ℕ.

1.Vérifier que 1−un+1=6(1−un)5+2(1−un) pour tout n de ℕ puis montrer par récurrence que 1−un>0 pour tout n de ℕ.1
2. a)On pose : vn=2un−1un−1 pour tout n de ℕ. Montrer que (vn) est une suite géométrique de raison 56 puis écrire vn en fonction de n.1
2. b)Montrer que : un=(56)n−1(56)n−2 pour tout n de ℕ et en déduire la limite de la suite (un).1

Exercice 5 — Analyse

2 pt(s)
1.Déterminer les fonctions primitives de la fonction x↦2x(x2−1)2009 sur ℝ et vérifier que : ∫1√22x(x2−1)2009 dx=12010.1
2.En utilisant une intégration par parties, montrer que : ∫02(2x+1)ln(x+1) dx=6ln 3−2.1

Exercice 6 — Analyse

6 pt(s)

Soit f la fonction numérique de la variable réelle x définie sur ℝ par : f(x)=x(e2x−1e2x+1), et soit (C) la courbe représentative de la fonction f dans un repère orthonormé (O,i,j).

1. a)Vérifier que : f(x)=x(1−e−2x1+e−2x) pour tout x de ℝ.0.5
1. b)Montrer que la fonction f est paire et que f(x)−x=−2xe−2x1+e−2x pour tout x de ℝ.1
1. c)Montrer que : limx→+∞f(x)=+∞ et que limx→+∞−2xe−2x1+e−2x=0 puis en déduire que la droite (D) d'équation y=x est asymptote à la courbe (C) au voisinage de +∞.1
2.Montrer que la courbe (C) est en dessous de la droite (D) sur l'intervalle [0,+∞[.0.5
3. a)Montrer que : f′⁠(x)=e4x−1+4xe2x(e2x+1)2 pour tout x de ℝ et vérifier que f′⁠(0)=0.1
3. b)Montrer que : e4x−1≥0 pour tout x de [0,+∞[ puis en déduire que e4x−1+4xe2x≥0 pour tout x de [0,+∞[.0.5
3. c)Dresser le tableau de variations de la fonction f sur [0,+∞[.0.5
4.Construire la courbe (C) dans le repère (O,i,j) (on admet que la courbe (C) possède deux points d'inflexion dont la détermination n'est pas demandée).1

Le corrigé entier, question par question, avec le barème.

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