Mathématiques 1re Spécialité

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Chapitre 5
TP / TICE 1

Un ensemble de points

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Énoncé
Le schéma suivant représente une ville, on souhaite relier deux tours \text{T}_1 et \text{T}_2 à la fibre. Les distances sont données en centaine de mètres. On prévoit que les câbles suivent une structure rectiligne. Pour différentes raisons, les câbles doivent partir d'un point \text{A} situé le long de la route entre les points \text{R}_1 et \text{R}_2.

Questions préliminaires :
On note x la distance \text{AR}_1 .
1. À quel intervalle appartient x \: ?

2. Exprimer les longueurs \text{AT}_1 et \text{AT}_2 en fonction de x .
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Un ensemble de points
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Objectif
Déterminer la position du point \text{A} et calculer la longueur totale des deux structures rectilignes de telle sorte que cette longueur soit minimale.
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Méthode 1
GeoGebra

On note f la fonction définie sur [0\: ; 12] par f ( x ) = \mathrm { AT } _ { 1 } et g la fonction définie sur [0\: ; 12] par g ( x ) = \mathrm { AT } _ { 2 }.
1. À l'aide d'une fenêtre Calcul formel de GeoGebra, définir les fonctions f et g puis définir la fonction h par h(x) = f(x) + g(x).

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Remarque : La racine carrée peut s'obtenir avec la commande sqrt.

2. Quel est le lien entre l'objectif du TP et la fonction h \: ?

3. Quelle équation faut-il résoudre pour obtenir la valeur de x pour laquelle la fonction h atteint son minimum ?

4. Faire calculer par le logiciel la dérivée de la fonction h et, à l'aide de GeoGebra, résoudre l'équation de la question précédente.

5. Répondre alors au problème en donnant des valeurs approchées au mètre près.
Vérifier graphiquement les résultats obtenus.

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GeoGebra

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Méthode 2
Python

On note f la fonction définie sur [0\: ; 12] par f ( x ) = \mathrm { AT } _ { 1 } et g la fonction définie sur [0\: ; 12] par g ( x ) = \mathrm { AT } _ { 2 }.
1. Définir ces deux fonctions à l'aide de Python.
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2. On note h la fonction définie sur [0\: ; 12] par h(x) = f(x) + g(x). Quel est le lien entre l'objectif du TP et la fonction h \:?

3. Programmer un algorithme de balayage avec un pas de 0\text{,}1 permettant d'obtenir la valeur de h la plus petite possible.

4. Reprendre la question précédente avec un pas de 0\text{,}01 et répondre à l'objectif posé.


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Pour aller plus loin

1. Une troisième tour \text{T}_3 est positionnée au milieu du segment [\text{T}_1\text{T}_2]. On souhaite également relier cette tour. Où doit alors se situer le point \text{A} pour que la distance totale des trois structures rectilignes soit minimale ?

2. Lorsque u est une fonction définie et strictement positive sur un intervalle \text{I} à valeurs dans \text{J,} alors la fonction \sqrt { u } est définie et dérivable sur \text{J} et ( \sqrt { u } ) ^ { \prime } = \dfrac { u ^ { \prime } } { 2 \sqrt { u } }.
En utilisant cette formule, calculer la dérivée de la fonction h définie dans les méthodes de résolution.
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