Mathématiques 2de

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Résolution graphique d'équations du type \bm{f(x)=k} et \bm{f(x)=g(x)}

15 professeurs ont participé à cette page
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Différenciation


Parcours 1 : exercices  ;  ;  ;  ;  ; et
Parcours 2 : exercices  ;  ;  ; et
Parcours 3 : exercices  ;  ;  ; et
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[Chercher.]

Dans chaque cas, on a représenté dans un repère orthonormé une fonction f définie sur \mathbb{R} :
a.
Résolution graphique d'équations du type f(x)=k et f(x)=g(x)
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b.
Résolution graphique d'équations du type f(x)=k et f(x)=g(x)
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c.
Résolution graphique d'équations du type f(x)=k et f(x)=g(x)
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d.
Résolution graphique d'équations du type f(x)=k et f(x)=g(x)
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Pour chacune d'elle,
1. préciser graphiquement, les solutions des équations f(x)=-0{,}5 ; f(x)=0, f(x)=1 et f(x)=2 ;

2. déterminer, suivant les valeurs de k , le nombre de solutions de l'équation f(x)=kk \in \mathbb{R}.
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On considère la hauteur \text{H}, en mètre, d'un type d'arbre en fonction de son âge t (en mois).

Résolution graphique d'équations du type f(x)=k et f(x)=g(x)
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1. Déterminer et interpréter \mathrm{H}(1).

2. Ces arbres sont commercialisables dès qu'ils mesurent au moins 2 m : traduire cela par une inéquation et la résoudre.

3. À partir de quelle année ces arbres atteignent-ils leur hauteur maximale ?

4. Dès qu'ils atteignent 3,5 m, Jean taille ses arbres à une hauteur de 3 m. Les arbres repoussent au même rythme : quelle sera la fréquence des coupes après la première ?
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52
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Dans chaque cas, on a tracé dans un repère orthogonal (\text{O};\text{I};\text{J}) la courbe représentative d'une fonction f et d'une fonction g définies sur \mathbb{R}.
a.
Résolution graphique d'équations du type f(x)=k et f(x)=g(x)
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b.
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Dans chaque cas, résoudre graphiquement f(x)=g(x).
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[Représenter.]
Dans chaque cas, résoudre algébriquement l'équation f(x)=g(x) puis interpréter graphiquement l'ensemble des solutions.
Aide
On pourra se ramener à l'équation f(x)-g(x)=0 pour ensuite factoriser.

1. f(x)=2 x+3 et g(x)=5

2. f(x)=3 x-2 et g(x)=-4 x+\frac{1}{3}

3. f(x)=9 x^{2} et g(x)=6 x-1

4. f(x)=2 x^{3}-x et g(x)=3 x^{2}-x
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[Chercher.]

Un sablier est formé de deux cylindres de hauteur 25 cm reliés par un petit tube.
On a tracé la hauteur \text{H} en centimètre du sable écoulé en fonction du temps t en seconde à partir du moment où on retourne le sablier.

Placeholder pour SablierSablier
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Résolution graphique d'équations du type f(x)=k et f(x)=g(x)
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1. Au bout de combien de temps le sable est-il complètement écoulé ?

2. Préciser la hauteur au bout de 2 min ; 5 min ; à mi-temps d'écoulement.

3. Préciser le temps écoulé lorsque le sable est à mi-hauteur du sablier.

4. a. Encadrer la hauteur de sable pour un temps compris entre 3 min 30 s et 5 min 30 s.

b. Encadrer le temps écoulé pour une hauteur comprise entre 10 et 15 cm.
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En remplaçant le sable par un liquide, on obtient une clepsydre. On obtient alors la courbe bleue ci-dessous.

Résolution graphique d'équations du type f(x)=k et f(x)=g(x)
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On retourne la clepsydre et le sablier en même temps :
1. Y aura-t-il des moments où les hauteurs d'eau et de sable seront identiques ? Préciser.

2. a. La hauteur du sable est de 10 cm : quelle est alors la hauteur de l'eau ?

b. La hauteur de l'eau est de 15 cm : quelle est alors la hauteur du sable ?
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[Modéliser.]

Les vétérinaires donnent parfois le tableau de correspondance entre l'âge des chats c en année et l'équivalent en âge humain en année \mathrm{H}(c)\,:

Âge du chat (en année)0,51261216
Âge humain (en année)101826427094

On peut approcher la fonction \text{H} pour tout c \geqslant 0 par \mathrm{H}(c)=\dfrac{5 c(c+1)^{3}}{c^{3}+1}.

1. Tracer un tableau de valeurs à la calculatrice sur l'intervalle [0 \: ; 16] : cette modélisation est-elle raisonnablement acceptable en comparaison à ce que l'on peut observer dans le tableau ?

2. Calculer et interpréter \text{H}(14).

3. À l'aide d'un tableau de valeurs, estimer l'âge d'un chat qui aurait l'âge canonique de 115 ans en âge humain.

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L'échelle de Richter (1900-1985) est utilisée pour mesurer la magnitude (« force ») des séismes. On admet que l'énergie E (en Joule) libérée lors d'un séisme s'exprime en fonction de la magnitude m par E(m)=30^{1{,}13 m+3} dont la courbe est donnée ci-dessous.

Placeholder pour Mont FujiMont Fuji
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1. Calculer et interpréter E(8) ; E(8{,}5) et E(9).

2. a. Le 11 mars 2011 s'est produit à Fukushima (Japon) un séisme de magnitude 9,1 : lire sur la courbe l'énergie libérée.

b. En France métropolitaine, les séismes les plus forts dépassent très rarement la magnitude 5 : montrer que l'énergie d'une telle magnitude est de l'ordre du millionième par rapport au séisme de Fukushima.

c. Un essai nucléaire a libéré une énergie de 15 \times 10^{19} J : préciser graphiquement la magnitude correspondante.
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[Représenter.]
On considère un cadre formé de deux rectangles \text{ABCD} et \text{EFGH}. \text{ABCD} a une proportion égale à 1,5 : c'est-à-dire qu'en notant \text{BC}= x, on a \text{AB}= 1{,}5x. On suppose que la largeur de la bande est de 1 cm.
Résolution graphique d'équations du type f(x)=k et f(x)=g(x)
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1. Exprimer le périmètre P_1 et l'aire S_1 de \text{ABCD} en fonction de x.

2. Exprimer le périmètre P_2 et l'aire S_2 de \text{EFGH} en fonction de x.

3. Exprimer les longueurs \text{AC} et \text{EG} en fonction de x.

4. On a une photo de dimensions 10 cm \times15 cm (donc x = 10) : déterminer l'aire de \text{EFGH} et les longueurs \text{AC} et \text{EG}.
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59
[Chercher.]

On a représenté ci-dessous l'évolution du pourcentage de charge d'une batterie de téléphone mobile en fonction du temps t écoulé à partir de la pleine charge (en heure), suivant s'il est en mode veille (noté \mathrm{V}(t) en bleu) ou en mode conversation (noté \mathrm{C}(t) en rouge).

Résolution graphique d'équations du type f(x)=k et f(x)=g(x)
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1. Déterminer et interpréter \mathrm{V}(0) et \mathrm{C}(0).

2. Résoudre puis interpréter \mathrm{V}(t)=0 puis \mathrm{C}(t)=0.

3. Voici deux modes du téléphone :
  • mode économie d'énergie à 50 % de batterie restant ;
  • mode alerte à 20 % de batterie restant.
Situer les temps correspondant à ces deux modes en veille puis en conversation.

4. Une personne prend son téléphone chargé et discute pendant une heure.

a. Combien lui reste-t-il de temps d'autonomie en mode veille ?

b. Cette personne décide de rappeler deux heures plus tard. Combien lui restera-t-il de temps de conversation ?
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60
Calculatrice
[Chercher.]
Pascal demande à ses élèves de choisir un entier naturel puis d'effectuer la séquence suivante à la calculatrice :
5
EXE
x2
EXE
Ans
9
EXE

1. Carl choisit 3 : déterminer le résultat en détaillant la démarche.

2. Montrer que, pour tout entier \text{N}, le résultat est \mathrm{R}(\mathrm{N})=(\mathrm{N}-5)^{2}-9.

3. À l'aide de la calculatrice, répondre aux questions suivantes :
a. Amed et Chloé ont trouvé -9 et 27 : quelle valeur de x ont-ils choisie ?

b. Léo et Léa ont choisi des entiers différents mais ont tous les deux trouvé 0 : que peut-on conclure ?

c. Jeff et Annie ont trouvé respectivement -10 et 20 : que peut-on affirmer ?
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61
[Modéliser.]
La proportion k d'un rectangle est k=\dfrac{\text { Longueur }}{\text { largeur }}=\dfrac{\mathrm{L}}{\ell}
On considère une feuille 1 de proportion k et pour laquelle \mathrm{L} \le 2\ell. On la plie en 2 pour obtenir la feuille 2.
Résolution graphique d'équations du type f(x)=k et f(x)=g(x)
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1. a. Montrer que la proportion de la feuille 2 est égale à \dfrac{2}{k}.

b. Pour les formats d'édition de livres, la proportion des deux feuilles doit être la même : déduire que k doit vérifier l'équation k = \dfrac{2}{k}.

2. On considère les représentations graphiques des fonctions f : x \mapsto x et g : x \mapsto \dfrac{2}{x}.
Résolution graphique d'équations du type f(x)=k et f(x)=g(x)
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a. Trouver graphiquement la proportion k vérifiant la relation de la question 1. b.

b. Vérifier que les formats A4 (29,7 \times 21) et A3 (42 \times 29,7) ont bien approximativement cette proportion.
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En physique
[Modéliser.]

Placeholder pour Base jumpingBase jumping
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Pour évaluer la hauteur d'une falaise en montagne, les base jumpers (« sauteurs de falaises ») ont pour technique de lancer une pierre du haut de la falaise et d'écouter son écho lorsque celle-ci touche le sol.
Suivant le temps écoulé entre le lâcher de la pierre et le son de la chute, ils déduisent la hauteur de la falaise. En négligeant les frottements de l'air et la vitesse du son lors d'une chute libre, la relation entre la hauteur de chute h en mètre et le temps de chute t en seconde est h=\dfrac{1}{2} g t^{2}g \approx 9{,}8 m·s-2.
1. Exprimer t en fonction de g et h.

2. Déterminer par le calcul le temps correspondant à une hauteur de 50 m puis de 100 m.

3. Déterminer par le calcul la hauteur correspondant à une chute de 1 seconde, 4 secondes puis 7 secondes.

4. Sachant que la vitesse du son est de 340 m·s-1 et que, dans ce cas, T = (Temps de la chute) + (Temps pour que le son remonte la falaise), déterminer, à l'aide de la calculatrice, la hauteur de la falaise lorsque T = 7 secondes. Comparer avec le résultat précédent.
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63
Calculatrice
[Modéliser.]
Élizabeth doit étudier une fonction définie sur \text{I} = [-2\: ; 3] mais elle ne sait plus s'il s'agit de la fonction f ou de la fonction g définies sur \text{I} respectivement par : f(x)=2 x^{4}-8 x^{2}+3 et g(x)=3 \cos (180 x).
Voici un tableau de valeurs de la fonction qu'elle doit étudier.

x-2-1012
Image de x3-33-33

1. Le tableau de valeur permet-il de conclure ? Justifier.

2. Quelle interprétation graphique peut-on donner au résultat précédent ?

3. Quelle indication supplémentaire peut-on donner à Élizabeth sachant qu'elle doit retrouver la courbe de la fonction f ?
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