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Bac spécialité · session 2026 · Jour 2, centres en Asie

Bac 2026, spécialité maths, jour 2 (centres en Asie) : sujet et corrigé

Sujet de spécialité maths 2026 (jour 2) des centres en Asie : suite homographique, lancers-francs et loi binomiale, tétraèdre dans l’espace, vrai-faux.

Durée
4 heures
Calculatrice
autorisée
Sujet officiel
PDF

Cherche chaque question avant d’ouvrir son corrigé. L’énoncé est le sujet officiel ressaisi ; les corrigés sont rédigés par Bac-Maths.

Format : 4 heures, quatre exercices indépendants de 5 points, calculatrice en mode examen autorisée. La qualité de la rédaction, la clarté et la précision des raisonnements comptent dans la note.

Exercice 1 : une suite homographique (5 points)

Partie A

On considère la fonction ff définie sur ]−∞ ; 32[\left]-\infty \,;\, \dfrac{3}{2}\right[ par f(x)=x−22x−3f(x) = \dfrac{x - 2}{2x - 3}.

1. Justifier tous les éléments du tableau de variation ci-dessous.

x−∞32f12↗+∞\begin{array}{c|ccc} x & -\infty & & \dfrac{3}{2} \\ \hline f & \dfrac{1}{2} & \nearrow & +\infty \end{array}

2. En déduire que pour tout x∈[0 ; 1]x \in [0 \,;\, 1], on a : f(x)∈[0 ; 1]f(x) \in [0 \,;\, 1].

Corrigé de la partie A

1. Variations. ff est un quotient de fonctions dérivables, dont le dénominateur ne s’annule pas sur ]−∞ ; 32[\left]-\infty \,;\, \dfrac{3}{2}\right[. Avec u(x)=x−2u(x) = x - 2 et v(x)=2x−3v(x) = 2x - 3, u′=1u' = 1 et v′=2v' = 2 :

f′(x)=1×(2x−3)−(x−2)×2(2x−3)2=2x−3−2x+4(2x−3)2=1(2x−3)2f'(x) = \dfrac{1 \times (2x - 3) - (x - 2) \times 2}{(2x - 3)^2} = \dfrac{2x - 3 - 2x + 4}{(2x - 3)^2} = \dfrac{1}{(2x - 3)^2}

Le numérateur vaut 11 et le dénominateur est un carré non nul : f′(x)>0f'(x) > 0, donc ff est strictement croissante sur ]−∞ ; 32[\left]-\infty \,;\, \dfrac{3}{2}\right[.

Limite en −∞-\infty. Pour x≠0x \neq 0, on factorise par xx : f(x)=1−2x2−3xf(x) = \dfrac{1 - \frac{2}{x}}{2 - \frac{3}{x}}. Quand x→−∞x \to -\infty, 2x→0\dfrac{2}{x} \to 0 et 3x→0\dfrac{3}{x} \to 0, donc f(x)→12f(x) \to \dfrac{1}{2}.

Limite en 32\dfrac{3}{2} (à gauche). Le numérateur tend vers 32−2=−12\dfrac{3}{2} - 2 = -\dfrac{1}{2}. Le dénominateur 2x−32x - 3 tend vers 00 en restant strictement négatif (car x<32x < \dfrac{3}{2}). Le quotient d’un nombre négatif par un nombre négatif qui tend vers 00 tend vers +∞+\infty : lim⁡x→32−f(x)=+∞\displaystyle\lim_{x \to \frac{3}{2}^-} f(x) = +\infty.

2. f(0)=−2−3=23f(0) = \dfrac{-2}{-3} = \dfrac{2}{3} et f(1)=−1−1=1f(1) = \dfrac{-1}{-1} = 1. Comme ff est croissante sur [0 ; 1][0 \,;\, 1] (inclus dans son ensemble de définition), pour 0≤x≤10 \leq x \leq 1 :

23=f(0)≤f(x)≤f(1)=1\dfrac{2}{3} = f(0) \leq f(x) \leq f(1) = 1

Donc f(x)∈[23 ; 1]⊂[0 ; 1]f(x) \in \left[\dfrac{2}{3} \,;\, 1\right] \subset [0 \,;\, 1].

Partie B

On considère la suite (un)(u_n) définie par :

{u0=0un+1=un−22un−3, pour tout entier naturel n\left\{\begin{array}{l} u_0 = 0 \\[4pt] u_{n+1} = \dfrac{u_n - 2}{2u_n - 3} \text{, pour tout entier naturel } n \end{array}\right.

1. En utilisant la fonction ff, démontrer par récurrence que pour tout entier naturel nn : 0≤un≤un+1≤10 \leq u_n \leq u_{n+1} \leq 1.

2. En déduire que la suite (un)(u_n) converge.

3. On note ll la limite de la suite (un)(u_n). En admettant que ll est solution de l’équation f(x)=xf(x) = x sur l’intervalle [0 ; 1][0 \,;\, 1], montrer que l=1l = 1.

4. On donne ci-dessous une fonction seuil écrite en langage Python.

def seuil(h):
    n=0
    u=0
    while u<1-h:
        n=n+1
        u=(u-2)/(2*u-3)
    return n

L’appel seuil(0.0001) renvoie la valeur 5 0005\,000. Interpréter cette valeur dans le contexte de l’exercice.

5. a. Donner les quatre premiers termes de la suite (un)(u_n) sous forme de fractions irréductibles.

b. Conjecturer l’expression de unu_n en fonction de nn et démontrer cette conjecture.

Corrigé de la partie B

1. Pour tout entier naturel nn, on remarque que un+1=f(un)u_{n+1} = f(u_n). Soit P(n)P(n) : « 0≤un≤un+1≤10 \leq u_n \leq u_{n+1} \leq 1 ».

Initialisation. u0=0u_0 = 0 et u1=f(0)=23u_1 = f(0) = \dfrac{2}{3} : on a bien 0≤0≤23≤10 \leq 0 \leq \dfrac{2}{3} \leq 1.

Hérédité. Supposons 0≤un≤un+1≤10 \leq u_n \leq u_{n+1} \leq 1 pour un entier nn. La fonction ff est croissante sur [0 ; 1][0 \,;\, 1] : elle conserve l’ordre, donc

f(0)≤f(un)≤f(un+1)≤f(1),soit23≤un+1≤un+2≤1f(0) \leq f(u_n) \leq f(u_{n+1}) \leq f(1), \quad\text{soit}\quad \dfrac{2}{3} \leq u_{n+1} \leq u_{n+2} \leq 1

et a fortiori 0≤un+1≤un+2≤10 \leq u_{n+1} \leq u_{n+2} \leq 1 : P(n+1)P(n + 1) est vraie.

Conclusion. Par récurrence, 0≤un≤un+1≤10 \leq u_n \leq u_{n+1} \leq 1 pour tout entier naturel nn.

2. D’après la question 1, la suite (un)(u_n) est croissante (un≤un+1u_n \leq u_{n+1}) et majorée par 11. Une suite croissante et majorée converge : (un)(u_n) converge.

3. Pour x∈[0 ; 1]x \in [0 \,;\, 1], 2x−3≠02x - 3 \neq 0 et :

f(x)=x  ⟺  x−2=x(2x−3)  ⟺  2x2−4x+2=0  ⟺  2(x−1)2=0  ⟺  x=1f(x) = x \iff x - 2 = x(2x - 3) \iff 2x^2 - 4x + 2 = 0 \iff 2(x - 1)^2 = 0 \iff x = 1

L’unique solution dans [0 ; 1][0 \,;\, 1] est 11 : donc l=1l = 1.

4. La boucle calcule les termes u1u_1, u2u_2, … tant que un<1−0,0001=0,9999u_n < 1 - 0{,}0001 = 0{,}9999, et renvoie le premier rang pour lequel ce n’est plus le cas. Comme la suite est croissante, cela signifie que un≥0,9999u_n \geq 0{,}9999 à partir du rang 5 0005\,000, alors que un<0,9999u_n < 0{,}9999 pour n≤4 999n \leq 4\,999. Autrement dit, 5 0005\,000 est le premier rang à partir duquel unu_n est à moins de 10−410^{-4} de sa limite 11.

5. a. u0=0u_0 = 0 (soit 01\dfrac{0}{1}), u1=23u_1 = \dfrac{2}{3}, puis :

u2=23−243−3=−43−53=45,u3=45−285−3=−65−75=67u_2 = \dfrac{\frac{2}{3} - 2}{\frac{4}{3} - 3} = \dfrac{-\frac{4}{3}}{-\frac{5}{3}} = \dfrac{4}{5}, \qquad u_3 = \dfrac{\frac{4}{5} - 2}{\frac{8}{5} - 3} = \dfrac{-\frac{6}{5}}{-\frac{7}{5}} = \dfrac{6}{7}

b. Conjecture. Les numérateurs sont 00, 22, 44, 66 (soit 2n2n), et chaque dénominateur vaut le numérateur plus 11 : on conjecture un=2n2n+1u_n = \dfrac{2n}{2n + 1}.

Démonstration par récurrence. Soit Q(n)Q(n) : « un=2n2n+1u_n = \dfrac{2n}{2n + 1} ».
Initialisation : 2×02×0+1=0=u0\dfrac{2 \times 0}{2 \times 0 + 1} = 0 = u_0.
Hérédité : supposons un=2n2n+1u_n = \dfrac{2n}{2n + 1}. En multipliant le numérateur et le dénominateur de un+1u_{n+1} par 2n+12n + 1 :

un+1=2n2n+1−24n2n+1−3=2n−2(2n+1)4n−3(2n+1)=−2n−2−2n−3=2(n+1)2(n+1)+1u_{n+1} = \dfrac{\frac{2n}{2n+1} - 2}{\frac{4n}{2n+1} - 3} = \dfrac{2n - 2(2n + 1)}{4n - 3(2n + 1)} = \dfrac{-2n - 2}{-2n - 3} = \dfrac{2(n + 1)}{2(n + 1) + 1}

C’est Q(n+1)Q(n + 1). Conclusion : pour tout entier naturel nn, un=2n2n+1u_n = \dfrac{2n}{2n + 1}.

Vérification avec la question 4. 1−un=12n+11 - u_n = \dfrac{1}{2n + 1}, et 12n+1≤10−4  ⟺  2n+1≥10 000  ⟺  n≥4 999,5\dfrac{1}{2n + 1} \leq 10^{-4} \iff 2n + 1 \geq 10\,000 \iff n \geq 4\,999{,}5 : le premier rang est bien 5 0005\,000.

Exercice 2 : lancers-francs au basket (5 points)

On pourra traiter indépendamment les deux parties de l’exercice. On arrondira, si nécessaire, les résultats à 10−310^{-3} près.

Dans cet exercice, on s’intéresse aux lancers-francs effectués par un joueur lors de compétitions de basketball. Pour modéliser la situation, on considère dans chaque partie du problème que les conditions dans lesquelles s’effectuent ces lancers sont identiques et que ces lancers sont indépendants deux à deux.

Partie A

Les statistiques de réussite des lancers-francs d’un joueur sont de 49,2 %49{,}2\,\% lors d’une saison. Dans cette partie, on assimilera cette fréquence à sa probabilité de réussite d’un lancer-franc.

Au cours d’un match, ce joueur tente 1616 lancers-francs. On désigne par XX la variable aléatoire qui donne le nombre de lancers-francs réussis par ce joueur lors de ce match.

1. Justifier que la variable aléatoire XX suit une loi binomiale dont on précisera les paramètres.

2. Déterminer l’espérance de la variable aléatoire XX et l’interpréter dans le contexte de cet exercice.

3. Calculer P(X=5)P(X = 5).

4. Calculer la probabilité que le joueur réussisse au moins six lancers-francs.

Corrigé de la partie A

1. Chaque lancer-franc est une épreuve de Bernoulli : succès « le lancer est réussi », de probabilité p=0,492p = 0{,}492. Le joueur répète 1616 fois cette épreuve, dans des conditions identiques et de façon indépendante. XX compte le nombre de succès : XX suit la loi binomiale B(16 ; 0,492)\mathcal{B}(16 \,;\, 0{,}492).

2. E(X)=np=16×0,492=7,872E(X) = np = 16 \times 0{,}492 = 7{,}872. Sur un grand nombre de matchs où il tenterait 1616 lancers-francs, ce joueur en réussirait en moyenne environ 7,97{,}9 par match.

3.

P(X=5)=(165)×0,4925×0,50811=4 368×0,4925×0,50811≈0,073P(X = 5) = \dbinom{16}{5} \times 0{,}492^5 \times 0{,}508^{11} = 4\,368 \times 0{,}492^5 \times 0{,}508^{11} \approx 0{,}073

4. On passe par l’événement contraire :

P(X≥6)=1−P(X≤5)≈1−0,117≈0,883P(X \geq 6) = 1 - P(X \leq 5) \approx 1 - 0{,}117 \approx 0{,}883

(P(X≤5)≈0,1173P(X \leq 5) \approx 0{,}1173 à la calculatrice, avec la fonction de répartition de la loi binomiale.)

Partie B

On note pp la probabilité que le joueur réussisse un lancer-franc, où pp est un réel tel que 0≤p≤10 \leq p \leq 1. On se place dans le cas où le joueur effectue 33 lancers-francs. On désigne par YY la variable aléatoire qui donne le nombre de lancers-francs réussis par ce joueur.

1. Déterminer les valeurs prises par la variable aléatoire YY.

2. Exprimer P(Y=2)P(Y = 2) en fonction de pp.

3. Donner la loi de probabilité de YY. Présenter la réponse sous forme de tableau.

4. Montrer que P(Y≥2)=−2p3+3p2P(Y \geq 2) = -2p^3 + 3p^2.

5. On considère la fonction ff définie sur l’intervalle [0 ; 1][0 \,;\, 1] par f(x)=−2x3+3x2f(x) = -2x^3 + 3x^2.

a. Étudier le sens de variation de la fonction ff sur l’intervalle [0 ; 1][0 \,;\, 1] et dresser son tableau de variation en y faisant figurer les valeurs aux bornes de l’intervalle [0 ; 1][0 \,;\, 1].

b. En déduire l’existence d’une unique valeur α\alpha dans l’intervalle [0 ; 1][0 \,;\, 1] telle que f(α)=0,9f(\alpha) = 0{,}9.

c. Donner un encadrement d’amplitude 10−210^{-2} de cette valeur α\alpha.

d. Interpréter la valeur de α\alpha dans le contexte de l’exercice.

Corrigé de la partie B

1. Sur 33 lancers, le joueur peut en réussir 00, 11, 22 ou 33 : YY prend les valeurs 00, 11, 22 et 33.

2. Pour les mêmes raisons qu’en partie A, YY suit la loi binomiale B(3 ; p)\mathcal{B}(3 \,;\, p). Deux réussites et un échec, l’échec pouvant être au 1er, 2e ou 3e lancer ((32)=3\binom{3}{2} = 3 possibilités) :

P(Y=2)=3p2(1−p)P(Y = 2) = 3p^2(1 - p)

3. De même, P(Y=k)=(3k)pk(1−p)3−kP(Y = k) = \dbinom{3}{k}p^k(1 - p)^{3 - k} :

k0123P(Y=k)(1−p)33p(1−p)23p2(1−p)p3\begin{array}{c|cccc} k & 0 & 1 & 2 & 3 \\ \hline P(Y = k) & (1 - p)^3 & 3p(1 - p)^2 & 3p^2(1 - p) & p^3 \end{array}

4. P(Y≥2)=P(Y=2)+P(Y=3)=3p2(1−p)+p3=3p2−3p3+p3=−2p3+3p2P(Y \geq 2) = P(Y = 2) + P(Y = 3) = 3p^2(1 - p) + p^3 = 3p^2 - 3p^3 + p^3 = -2p^3 + 3p^2.

5. a. f′(x)=−6x2+6x=6x(1−x)f'(x) = -6x^2 + 6x = 6x(1 - x). Sur [0 ; 1][0 \,;\, 1], 6x≥06x \geq 0 et 1−x≥01 - x \geq 0 : f′(x)≥0f'(x) \geq 0, et f′f' ne s’annule qu’en 00 et en 11. Donc ff est strictement croissante sur [0 ; 1][0 \,;\, 1], avec f(0)=0f(0) = 0 et f(1)=−2+3=1f(1) = -2 + 3 = 1.

x01f′(x)0+0f0↗1\begin{array}{c|ccccc} x & 0 & & & & 1 \\ \hline f'(x) & 0 & & + & & 0 \\ \hline f & 0 & & \nearrow & & 1 \end{array}

b. ff est continue (polynôme) et strictement croissante sur [0 ; 1][0 \,;\, 1], et 0,9∈[f(0) ; f(1)]=[0 ; 1]0{,}9 \in [f(0) \,;\, f(1)] = [0 \,;\, 1]. D’après le corollaire du théorème des valeurs intermédiaires, l’équation f(x)=0,9f(x) = 0{,}9 admet une unique solution α\alpha dans [0 ; 1][0 \,;\, 1].

c. À la calculatrice : f(0,80)=0,896<0,9f(0{,}80) = 0{,}896 < 0{,}9 et f(0,81)≈0,905>0,9f(0{,}81) \approx 0{,}905 > 0{,}9. Donc 0,80<α<0,810{,}80 < \alpha < 0{,}81.

d. f(p)=P(Y≥2)f(p) = P(Y \geq 2) et ff est croissante : P(Y≥2)≥0,9  ⟺  p≥αP(Y \geq 2) \geq 0{,}9 \iff p \geq \alpha. Le nombre α≈0,80\alpha \approx 0{,}80 est la probabilité de réussite minimale qu’il faut au joueur pour avoir au moins 90 %90\,\% de chances de réussir au moins deux lancers-francs sur trois.

Exercice 3 : un tétraèdre (5 points)

Dans l’espace muni d’un repère orthonormé (O ; ı⃗,ȷ⃗,k⃗)\left(O \,;\, \vec{\imath}, \vec{\jmath}, \vec{k}\right), on considère les points A(1 ; 2 ; 3)A(1 \,;\, 2 \,;\, 3), B(−1 ; 3 ; 1)B(-1 \,;\, 3 \,;\, 1), C(2 ; 1 ; 6)C(2 \,;\, 1 \,;\, 6) et D(3 ; −2 ; −1)D(3 \,;\, -2 \,;\, -1).

1. a. Montrer que les points AA, BB et CC définissent un plan.

b. Montrer que le vecteur n⃗ (1 ; 4 ; 1)\vec{n}\,(1 \,;\, 4 \,;\, 1) est normal au plan (ABC)(ABC).

c. En déduire une équation cartésienne du plan (ABC)(ABC).

2. a. Déterminer une équation paramétrique de la droite (d)(d), perpendiculaire au plan (ABC)(ABC) et passant par le point DD.

b. Déterminer les coordonnées du point HH qui est le projeté orthogonal du point DD sur le plan (ABC)(ABC).

c. En déduire que la distance du point DD au plan (ABC)(ABC) est égale à 323\sqrt{2}.

3. a. Montrer que cos⁡(BAC^)=−31111\cos\left(\widehat{BAC}\right) = -\dfrac{3\sqrt{11}}{11}.

b. En déduire la valeur exacte de sin⁡(BAC^)\sin\left(\widehat{BAC}\right).

c. Montrer que l’aire du triangle ABCABC vaut 322\dfrac{3\sqrt{2}}{2}.

4. Déterminer le volume du tétraèdre ABCDABCD. On rappelle que le volume V\mathcal{V} d’un tétraèdre est donné par la formule suivante : V=13×B×h\mathcal{V} = \dfrac{1}{3} \times \mathcal{B} \times h, où B\mathcal{B} est l’aire d’une base et hh la hauteur qui lui est associée.

Corrigé de l’exercice 3

1. a. AB→ (−2 ; 1 ; −2)\overrightarrow{AB}\,(-2 \,;\, 1 \,;\, -2) et AC→ (1 ; −1 ; 3)\overrightarrow{AC}\,(1 \,;\, -1 \,;\, 3). Si l’on avait AC→=λAB→\overrightarrow{AC} = \lambda\overrightarrow{AB}, la première coordonnée donnerait λ=−12\lambda = -\dfrac{1}{2} et la deuxième λ=−1\lambda = -1 : c’est impossible. Les vecteurs ne sont pas colinéaires, donc AA, BB, CC ne sont pas alignés : ils définissent un plan.

b. n⃗⋅AB→=−2+4−2=0\vec{n} \cdot \overrightarrow{AB} = -2 + 4 - 2 = 0 et n⃗⋅AC→=1−4+3=0\vec{n} \cdot \overrightarrow{AC} = 1 - 4 + 3 = 0. Le vecteur n⃗\vec{n}, non nul, est orthogonal à deux vecteurs non colinéaires du plan (ABC)(ABC) : il est normal à ce plan.

c. Le plan (ABC)(ABC) a une équation de la forme x+4y+z+d=0x + 4y + z + d = 0. Il contient AA : 1+8+3+d=01 + 8 + 3 + d = 0, donc d=−12d = -12. Une équation cartésienne de (ABC)(ABC) est x+4y+z−12=0x + 4y + z - 12 = 0.

(Vérification : BB donne −1+12+1−12=0-1 + 12 + 1 - 12 = 0 et CC donne 2+4+6−12=02 + 4 + 6 - 12 = 0.)

2. a. La droite (d)(d) est orthogonale au plan : n⃗\vec{n} en est un vecteur directeur. Elle passe par DD : une représentation paramétrique de (d)(d) est

{x=3+ty=−2+4tz=−1+tt∈R\left\{\begin{array}{l} x = 3 + t \\ y = -2 + 4t \\ z = -1 + t \end{array}\right. \quad t \in \mathbb{R}

b. HH est l’intersection de (d)(d) et du plan (ABC)(ABC). On remplace dans l’équation du plan :

(3+t)+4(−2+4t)+(−1+t)−12=18t−18=0  ⟺  t=1(3 + t) + 4(-2 + 4t) + (-1 + t) - 12 = 18t - 18 = 0 \iff t = 1

D’où H(4 ; 2 ; 0)H(4 \,;\, 2 \,;\, 0).

c. La distance de DD au plan (ABC)(ABC) est la distance DHDH. DH→ (1 ; 4 ; 1)\overrightarrow{DH}\,(1 \,;\, 4 \,;\, 1), donc DH=1+16+1=18=32DH = \sqrt{1 + 16 + 1} = \sqrt{18} = 3\sqrt{2}.

3. a. AB→⋅AC→=−2−1−6=−9\overrightarrow{AB} \cdot \overrightarrow{AC} = -2 - 1 - 6 = -9, AB=4+1+4=3AB = \sqrt{4 + 1 + 4} = 3 et AC=1+1+9=11AC = \sqrt{1 + 1 + 9} = \sqrt{11}. Comme AB→⋅AC→=AB×AC×cos⁡(BAC^)\overrightarrow{AB} \cdot \overrightarrow{AC} = AB \times AC \times \cos\left(\widehat{BAC}\right) :

cos⁡(BAC^)=−9311=−311=−31111\cos\left(\widehat{BAC}\right) = \dfrac{-9}{3\sqrt{11}} = -\dfrac{3}{\sqrt{11}} = -\dfrac{3\sqrt{11}}{11}

b. sin⁡2(BAC^)=1−cos⁡2(BAC^)=1−911=211\sin^2\left(\widehat{BAC}\right) = 1 - \cos^2\left(\widehat{BAC}\right) = 1 - \dfrac{9}{11} = \dfrac{2}{11}. Un angle géométrique est compris entre 00 et π\pi, donc son sinus est positif :

sin⁡(BAC^)=211=211=2211\sin\left(\widehat{BAC}\right) = \sqrt{\dfrac{2}{11}} = \dfrac{\sqrt{2}}{\sqrt{11}} = \dfrac{\sqrt{22}}{11}

c. La hauteur issue de CC dans le triangle ABCABC vaut AC×sin⁡(BAC^)AC \times \sin\left(\widehat{BAC}\right), d’où :

AABC=12×AB×AC×sin⁡(BAC^)=12×3×11×211=322\mathcal{A}_{ABC} = \dfrac{1}{2} \times AB \times AC \times \sin\left(\widehat{BAC}\right) = \dfrac{1}{2} \times 3 \times \sqrt{11} \times \dfrac{\sqrt{2}}{\sqrt{11}} = \dfrac{3\sqrt{2}}{2}

4. On prend pour base le triangle ABCABC : la hauteur associée est la distance de DD au plan (ABC)(ABC), soit DH=32DH = 3\sqrt{2}.

V=13×322×32=13×9×22=3\mathcal{V} = \dfrac{1}{3} \times \dfrac{3\sqrt{2}}{2} \times 3\sqrt{2} = \dfrac{1}{3} \times \dfrac{9 \times 2}{2} = 3

Le volume du tétraèdre ABCDABCD est égal à 33 (unités de volume).

Exercice 4 : vrai ou faux (5 points)

Pour chacune des affirmations suivantes, indiquer si elle est vraie ou fausse en justifiant votre choix. Une réponse non justifiée ne sera pas prise en compte dans l’évaluation. Les quatre questions sont indépendantes.

1. On considère la fonction ff définie sur R\mathbb{R} par f(x)=(−12x+3)5f(x) = \left(-\dfrac{1}{2}x + 3\right)^5.
Affirmation 1 : la fonction ff est convexe sur R\mathbb{R}.

2. Une urne contient 3232 jetons numérotés de 11 à 3232 indiscernables au toucher. On tire simultanément 55 jetons de cette urne. On appelle tirage la liste non ordonnée des numéros des cinq jetons tirés.
Affirmation 2 : le nombre de tirages possibles contenant au moins un multiple de 88 est égal à 103 096103\,096.

3. On considère l’arbre de probabilités ci-dessous.

Arbre pondéré : de la racine partent les branches A, avec la probabilité 2/5, et A barre. De A partent B, avec la probabilité 1/4, et B barre. De A barre partent B et B barre, avec la probabilité 7/10 sur la branche B barre

Affirmation 3 : PB(A‾)=950P_B\left(\overline{A}\right) = \dfrac{9}{50}.

4. On considère l’équation différentielle (E):y′+y=e−xcos⁡(x)(E) : y' + y = \mathrm{e}^{-x}\cos(x), où yy est une fonction de la variable xx, dérivable sur R\mathbb{R}.
Affirmation 4 : la fonction hh définie sur R\mathbb{R} par h(x)=e−xsin⁡(x)h(x) = \mathrm{e}^{-x}\sin(x) est solution de (E)(E) sur R\mathbb{R}.
Affirmation 5 : les solutions de (E)(E) sur R\mathbb{R} sont les fonctions kk définies sur R\mathbb{R} par k(x)=Ce−xsin⁡(x)k(x) = C\mathrm{e}^{-x}\sin(x) où CC est une constante réelle.

Corrigé de l’exercice 4

Affirmation 1 : fausse. On pose u(x)=−12x+3u(x) = -\dfrac{1}{2}x + 3, avec u′=−12u' = -\dfrac{1}{2}. Alors f=u5f = u^5 et :

f′(x)=5u′(x)u(x)4=−52(−12x+3)4,f′′(x)=−52×4×(−12)(−12x+3)3=5(−12x+3)3f'(x) = 5u'(x)u(x)^4 = -\dfrac{5}{2}\left(-\dfrac{1}{2}x + 3\right)^4, \qquad f''(x) = -\dfrac{5}{2} \times 4 \times \left(-\dfrac{1}{2}\right)\left(-\dfrac{1}{2}x + 3\right)^3 = 5\left(-\dfrac{1}{2}x + 3\right)^3

f′′(x)f''(x) a le signe de −12x+3-\dfrac{1}{2}x + 3, qui est négatif pour x>6x > 6. Par exemple, f′′(8)=5×(−1)3=−5<0f''(8) = 5 \times (-1)^3 = -5 < 0 : ff est concave sur [6 ; +∞[[6 \,;\, +\infty\mathclose{[}, donc elle n’est pas convexe sur R\mathbb{R} (elle est seulement convexe sur ]−∞ ; 6]\mathopen{]}-\infty \,;\, 6]).

Affirmation 2 : vraie. Il y a (325)=201 376\dbinom{32}{5} = 201\,376 tirages en tout. Les multiples de 88 entre 11 et 3232 sont 88, 1616, 2424 et 3232 : il y en a 44. Les tirages sans aucun multiple de 88 se font parmi les 2828 autres jetons : (285)=98 280\dbinom{28}{5} = 98\,280. Par passage au contraire :

(325)−(285)=201 376−98 280=103 096\dbinom{32}{5} - \dbinom{28}{5} = 201\,376 - 98\,280 = 103\,096

Affirmation 3 : fausse. D’après l’arbre, P(A)=25P(A) = \dfrac{2}{5}, P(A‾)=35P\left(\overline{A}\right) = \dfrac{3}{5}, PA(B)=14P_A(B) = \dfrac{1}{4} et PA‾(B)=1−710=310P_{\overline{A}}(B) = 1 - \dfrac{7}{10} = \dfrac{3}{10}. Donc :

P(A‾∩B)=35×310=950,P(A∩B)=25×14=110=550P\left(\overline{A} \cap B\right) = \dfrac{3}{5} \times \dfrac{3}{10} = \dfrac{9}{50}, \qquad P(A \cap B) = \dfrac{2}{5} \times \dfrac{1}{4} = \dfrac{1}{10} = \dfrac{5}{50}

Par la formule des probabilités totales, P(B)=550+950=1450P(B) = \dfrac{5}{50} + \dfrac{9}{50} = \dfrac{14}{50}, puis

PB(A‾)=P(A‾∩B)P(B)=9/5014/50=914≠950P_B\left(\overline{A}\right) = \dfrac{P\left(\overline{A} \cap B\right)}{P(B)} = \dfrac{9/50}{14/50} = \dfrac{9}{14} \neq \dfrac{9}{50}

Le nombre 950\dfrac{9}{50} est P(A‾∩B)P\left(\overline{A} \cap B\right), pas la probabilité conditionnelle.

Affirmation 4 : vraie. hh est dérivable sur R\mathbb{R} et h′(x)=−e−xsin⁡(x)+e−xcos⁡(x)h'(x) = -\mathrm{e}^{-x}\sin(x) + \mathrm{e}^{-x}\cos(x). Donc :

h′(x)+h(x)=−e−xsin⁡(x)+e−xcos⁡(x)+e−xsin⁡(x)=e−xcos⁡(x)h'(x) + h(x) = -\mathrm{e}^{-x}\sin(x) + \mathrm{e}^{-x}\cos(x) + \mathrm{e}^{-x}\sin(x) = \mathrm{e}^{-x}\cos(x)

Affirmation 5 : fausse. Pour k(x)=Ce−xsin⁡(x)=C h(x)k(x) = C\mathrm{e}^{-x}\sin(x) = C\,h(x), on a k′(x)+k(x)=C(h′(x)+h(x))=Ce−xcos⁡(x)k'(x) + k(x) = C\left(h'(x) + h(x)\right) = C\mathrm{e}^{-x}\cos(x), qui n’est égal à e−xcos⁡(x)\mathrm{e}^{-x}\cos(x) pour tout xx que si C=1C = 1. Par exemple, la fonction nulle (C=0C = 0) n’est pas solution.

Les vraies solutions s’obtiennent en ajoutant à la solution particulière hh les solutions de y′+y=0y' + y = 0, c’est-à-dire les fonctions x↦Ke−xx \mapsto K\mathrm{e}^{-x} : ce sont les fonctions x↦Ke−x+e−xsin⁡(x)x \mapsto K\mathrm{e}^{-x} + \mathrm{e}^{-x}\sin(x), avec K∈RK \in \mathbb{R}.

Sujet officiel

26-MATJ2JA1 · session 2026

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