Préparation au Bac 2025

Préparation au Bac - Mathématiques Spécialité

Exercice 1 : Bac 2023 (Amérique du Sud) – Exercice 1 : Étude de fonctions

Partie A

On considère la fonction \(f\) définie sur l'ensemble \([0; +\infty[ \) par \[f(x) = 2 + x^{2} -2x^{2}\operatorname{ln}\left(\dfrac{1}{2}x\right) \]
On admet que \(f\) est dérivable sur l'intervalle et on note \(f'\) sa fonction dérivée.

1. a Que vaut \( \lim_{x\to 0} x^{2}\operatorname{ln}\left(\dfrac{1}{2}x\right) \) ?
1. b En déduire \( \lim_{x\to 0} f(x) \).
1. c En remarquant que \( f(x) = 2 + x^{2}\left(1 -2\operatorname{ln}\left(\dfrac{1}{2}x\right)\right) \), déterminer \( \lim_{x\to + \infty} f(x)\).
2. Déterminer, pour tout réel \(x\) de l'intervalle \( ]0; +\infty[\), \(f'(x)\), l'expression de la fonction dérivée de \(f\).
On donnera directement \(f'(x)\)
3. Compléter le tableau de variations de \(f\) sur l'intervalle \(]0; + \infty[ \).

Essais restants : 2

4. Compléter la démonstration suivante montrant que l'équation \(f(x) = 0 \) admet une unique solution \(\alpha\) dans l'intervalle \([2; +\infty[\) et que \(\alpha \in [2; 2e]\)
La fonction \(f\) est continue car et \(f\) est sur l'intervalle \([2;+ \infty[\). 0 est compris entre \( f(2) = \) et \( \lim_{x\to + \infty} f(x) = \) . D'après le théorème , il existe un réel \(\alpha\), avec \(\alpha \in ]2;+\infty [ \) tel que \( f(\alpha) = \) . En appliquant le même théorème sur l'intervalle \([2;\) \(]\), on a bien compris entre \(f(2) = \) et \(f(2e) = 2 - 1e^{2} = \). D'où \( 1< \alpha < 2e\)

On admet dans la suite de l'exercice, que l'équation \( f(x) = 0 \) n'admet pas de solution sur l'intervalle \(]0;2]\).

5. On donne la fonction ci-dessous écrite en Python. L'instruction from lycee import * permet d'accèder à la fonction ln.
from lycee import *

def f(x):
    return 2 + 1 * x ** 2 - 2 * x ** 2 * ln(1/2 * x)

def dichotomie(p):
    a = 2
    b = 2.7 / 0.5
    while b - a > 10 ** (-p):
        if f(a) * f((a + b) / 2) < 0:
            b = (a + b) / 2
        else:
            a = (a + b) / 2
    return (a, b)
On écrit dans la console d'exécution :
>>> dichotomie(1)
Parmi les quatre propositions ci-dessous, déterminer celle affichée par l'instruction précédente.

Partie B

On considère la fonction \(g\) définie sur l'intervalle \(]0; +\infty[\), par \(g(x) = \dfrac{\operatorname{ln}\left(\dfrac{1}{2}x\right)}{2 + x^{2}}\) . On admet que \(g\) est dérivable sur l'intervalle \(]0; +\infty[\) et on note \(g'\) sa fonction dérivée. On note \(C_{g}\) la courbe représentative de la fonction \(g\) dans le plan rapporté à un repère \((O;\vec{i},\vec{j})\).

1. Déterminer, pour tout réel \(x\) de l'intervalle \(]0; +\infty[\), \(g'(x)\), l'expression de la fonction dérivée de \(g\).
2. Compléter la démonstration montrant que la fonction \(g\) admet un maximum en \(x = \alpha\).
\(g'\) peut être mise sous la forme \( \dfrac{f(x)}{x\left(2 + x^{2}\right)^{2}} \). Puisque \(x > 0 \) et \( (2 + x^{2})^2 \) \(0\), le signe de \(g'(x)\) est celui du numérateur donc le signe de . Or on a vu (Partie A question 3.) que \(f(x)\) \(0 \) sur \(]0;\alpha[ \) et \(f(x)\) \(0\) sur \(]\alpha; + \infty[ \). La fonction \(g\) est donc sur \([0; \alpha]\), puis sur \([\alpha; + \infty[\) avec un \(g(\alpha)\).

On admet que \(g(\alpha) = \)\(\dfrac{1}{2\alpha^2}\)

3. On note \(T_{2}\) la tangente à \(C_{g}\) au point d'abscisse 2 et on note \(T_{\alpha}\) la tangente à \(C_{g}\) au point d'abscisse \(\alpha\). Déterminer, en fonction de \(\alpha\), les coordonnées du point d'intersection des droites \(T_{2}\) et \(T_{\alpha}\).

Exercice 2 : Bac Spécialité 2024 Métropole - Exercice 1 - Probabilité

La directrice d'une école souhaite réaliser une étude auprès des étudiants qui ont passé l'examen de fin d'étude, pour analyser la façon dont ils pensent avoir réussi cet examen.

Pour cette étude, on demande aux étudiants à l'issue de l'examen de répondre de manière individuelle à la question : « Pensez-vous avoir réussi l'examen ? ». Seules les réponses « oui » ou « non » sont possibles, et on observe que \( 91\mbox{,}7 \) % des étudiants interrogés ont répondu « oui ».

Suite à la publication des résultats à l'examen, on découvre que :
  • - \( 63 \) % des étudiants ayant échoué ont répondu « non » ;
  • - \( 95 \) % des étudiants ayant réussi ont répondu « oui ».

On interroge au hasard un étudiant qui a passé l'examen.

1.On note \( R \) l'événement « l'étudiant a réussi l'examen » et \( Q \) l'événement « l'étudiant a répondu « oui » à la question ».
Pour un événement \( A \) quelconque, on note \( \text{P}(A) \) sa probabilité et \( \overline{A} \) son évènement contraire.

a. Préciser la valeur de \( \text{P}(Q) \).
On arrondira la probabilité à \( 10^{-3} \) près.
b. Préciser la valeur de \( \text{P}_{{\overline{R}}}(\overline{Q}) \).
On arrondira la probabilité à \( 10^{-3} \) près.

2. On note \( x \) la probabilité que l'étudiant interrogé ait réussi l'examen.

a. Compléter l'arbre pondéré ci-dessous.
{"R": {"Q": {"value": " "}, "\\overline{Q}": {"value": " "}, "display_value": "True", "value": "x"}, "\\overline{R}": {"Q": {"value": " "}, "\\overline{Q}": {"value": " "}, "value": " "}}
b. Déterminer la valeur de \( x \).
On arrondira la probabilité à \( 10^{-3} \) près.

3. L'étudiant interrogé a répondu « oui » à la question.

Quelle est la probabilité qu'il ait réussi l'examen ?
On arrondira la probabilité à \( 10^{-3} \) près.

4. La note obtenue par un étudiant interrogé au hasard est un nombre entier entre 0 et 20. On suppose qu'elle est modélisée par une variable aléatoire \( \text{N} \) qui suit la loi binomiale de paramètres \( (20 ; 0\mbox{,}58) \). La directrice souhaite attribuer une récompense aux étudiants ayant obtenu les meilleurs résultats.

À partir de quelle note doit-elle attribuer les récompenses pour qu'environ \( 20 \) % des étudiants soient récompensés ?

5. On interroge au hasard dix étudiants.
Les variables aléatoires \( \text{N}_{1},\text{N}_{2},…,\text{N}_{10} \) modélisent la note sur 20 obtenue à l'examen par chacun des étudiants. On admet que ces variables sont indépendantes et suivent la même loi binomiale avec les paramètres \( n=20 \) et \( p=0\mbox{,}58 \).
Soit \( S \) la variable aléatoire définie par \( \text{S}=\text{N}_{1}+\text{N}_{2}+…+\text{N}_{10} \).

a. Calculer l'espérance \( \text{E}(\text{S}) \) de la variable aléatoire \( \text{S} \).
b. Calculer la variance \( \text{V}(\text{S}) \) de la variable aléatoire \( \text{S} \).

6. On considère la variable aléatoire \( \text{M} = \frac{\text{S}}{10} \).

a. Que modélise cette variable aléatoire \( \text{M} \) dans le contexte de l'exercice ?
b. Que vaut l'espérance de \( \text{E}(\text{M}) \) ?
On arrondira le résultat à \( 10^{-3} \) près.
c. Que vaut la variance de \( \text{V}(\text{M}) \) ?
On arrondira le résultat à \( 10^{-3} \) près.
d. À l’aide de l’inégalité de Bienaymé-Tchebychev, dire si l'affirmation suivante est vraie ou fausse.
"La probabilité que la moyenne des notes de dix étudiants pris au hasard soit strictement comprise entre \( 9\mbox{,}6 \) et \( 13\mbox{,}6 \) est d’au moins \( 93 \) %".

Exercice 3 : Bac Spécialité 2024 Métropole - Exercice 4 - Géométrie dans l'espace

Dans l'espace muni d'un repère orthonormé, on considère les points suivants :
\[ A\left(0;0;4\right), B\left(-1;-4;-1\right), C\left(3;5;3\right), D\left(-4;-1;3\right) \text{ et } H\left(-4;-9;0\right) \]

Affirmation 1 : les points \( A, C \text{ et } D \) définissent un plan \( P \) d'équation \( x -5y + z -4 = 0 \)
Affirmation 2 : les points \( A, B, C \text{ et } D \) sont coplanaires.
Affirmation 3 : les droites \( (AC) \text{ et } (BH) \) sont sécantes.

On suppose que le plan \( (EFG) \) a pour équation cartésienne \( -8y -3z -70 = 0 \).

Affirmation 4 : le point \( H \) est le projeté orthogonal du point \( D \) sur le plan \( (EFG) \).

Exercice 4 : Bac Spécialité 2024 Centres étrangers - Exercice 3 - Équation différentielle

On considère l'équation différentielle \[(E_{0}): y'=2y\]
où \(y\) est une fonction dérivable de la variable réelle \(x\).

1. Donner l'unique fonction constante solution de l'équation différentielle \((E_{0})\).
2. Déterminer toutes les solutions de l'équation différentielle \((E_{0})\).

On donnera la réponse sous la forme \(y=f(x, k)\), avec \(f\) la forme générale de la solution et \(k \in \mathbb{R}\) une constante.

On considère l'équation différentielle \[(E): y'=2y + 2\operatorname{cos}{\left(x \right)} + 6\operatorname{sin}{\left(x \right)}\]
On introduit la fonction \(h\) est définie sur \(\mathbb{R}\) par \(h(x)=-2\operatorname{cos}{\left(x \right)} -2\operatorname{sin}{\left(x \right)}\).
On admet qu'elle est dérivable sur \(\mathbb{R}\).

3. Calculer la dérivée de \(h(x)\).
4. Exprimer \(h'\) en fonction de \(h\).
5. On considère une fonction \(f\) définie et dérivable sur \(\mathbb{R}\).
Parmi les quatre propositions, laquelle est vraie ?
6. En déduire toutes les solutions de l'équation différentielle \((E)\).
On donnera la réponse sous la forme \(y=f(x, k)\), avec \(f\) la forme générale de la solution et \(k \in \mathbb{R}\) une constante.
7. Déterminer l'unique solution \(g\) de l'équation différentielle \((E)\) telle que \(g(0)=0\).
8. Calculer : \[ \int_{0}^{{{\pi}/2}} g(x) \, dx \]

Exercice 5 : Bac Spécialité 2021 Métropole - Exercice 1 - Probabilités

Dans une école de statistique, après étude des dossiers des candidats, le recrutement se fait de deux façons :

  • • \( 5 \)% des candidats sont sélectionnés sur dossier. Ces candidats doivent ensuite passer un oral à l’issue duquel \( 40 \)% d’entre eux sont finalement admis à l’école.
  • • Les candidats n’ayant pas été sélectionnés sur dossier passent une épreuve écrite à l’issue de laquelle \( 30 \) % d’entre eux sont admis à l’école.

Partie 1 : Arbre et calcul de probabilités

On choisit au hasard un candidat à ce concours de recrutement. On notera :

  • • \( D \) l’évènement « le candidat a été sélectionné sur dossier » ;
  • • \( A \) l’évènement « le candidat a été admis à l’école » ;
  • • \( \overline{D} \) et \( \overline{A} \) les évènements contraires des évènements \( D \) et \( A \) respectivement.
1. Compléter l'arbre ci-dessous :
On donnera les résultats arrondis au centième près.
{"D": {"A": {"value": " "}, "\\overline{A}": {"value": " "}, "value": " "}, "\\overline{D}": {"A": {"value": " "}, "\\overline{A}": {"value": " "}, "value": " "}}
2. Calculer la probabilité que le candidat soit sélectionné sur dossier et admis à l’école.
3. Calculer la probabilité de l'évènement \( A \).
4. On choisit au hasard un candidat admis à l’école. Quelle est la probabilité que son dossier n’ait pas été sélectionné ?
On arrondira le résultat au centième près.

Partie 2 : Variable aléatoire

Dans une autre école, la probabilité pour un candidat d’être admis à l’école est égale à \( 0,1 \). On considère un échantillon de dix-huit candidats choisis au hasard, en assimilant ce choix à un tirage au sort avec remise. On désigne par \( X \) la variable aléatoire dénombrant les candidats admis à l’école parmi les dix-huit tirés au sort. On admet que la variable aléatoire \( X \) suit une loi binomiale.

1. a. Quel est le paramètre \( p \) de cette loi ?
1. b Calculer la probabilité que quatre des dix-huit candidats tirés au sort soient admis à l’école.
On donnera une réponse arrondie au centième.
1. c Calculer la probabilité qu’au plus un des dix-huit candidats tirés au sort soit admis à cette école.
On donnera une réponse arrondie au centième.

Un lycée présente \( n \) candidats au recrutement dans cette école, où \( n \) est un entier naturel non nul.
On admet que la probabilité pour un candidat quelconque du lycée d’être admis à l’école est égale à \( 0,1 \) et que les résultats des candidats sont indépendants les uns des autres.

2. a Donner l’expression, en fonction de \( n \), de la probabilité qu’aucun candidat issu de ce lycée ne soit admis à l’école.
2. b À partir de quelle valeur de l’entier \( n \) la probabilité qu’au moins un élève de ce lycée soit admis à l’école est-elle supérieure ou égale à \( 0,9 \) ?
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