Couverture du programme : Première, Fonction exponentielle

Couverture du BO : Première, Analyse, Fonction exponentielle

Source : annexe du programme de l’enseignement de spécialité de mathématiques de la classe de première de la voie générale. Les items sont cités mot pour mot ; seule la mise en forme des notations mathématiques est normalisée.

Le BO ne prévoit pas de démonstration exigible pour cette partie : les démonstrations de D1 relèvent des « Approfondissements possibles ».

Contenus

Item du BO (texte officiel) Exercices
Définition de la fonction exponentielle comme unique fonction dérivable sur ℝ vérifiant ƒ ‘ = ƒ et ƒ (0) = 1. L’existence et l’unicité sont admises. Notation exp(x). utilisation de la définition : B2 (q7), B7 (q4), D1 (énoncé), D6 (q3) ; unicité admise dans le cours, démontrée en D1 (q2)
Pour tous réels x et y, exp(x + y) = exp(x) exp(y) et exp(x) exp(–x) = 1. Nombre e. Notation e^x. B1, B2 (q1, q3, q6), B8, S2 (q1), S5, D1 (q1, q3, q5), D4 (q1, q3)
Signe, sens de variation et courbe représentative de la fonction exponentielle. Lien avec les suites géométriques. signe : B2 (q2, q4), B5 (q7, q8), D1 (q4) ; sens de variation : B2 (q5), B5, B7 (q1), S8 (q1) ; courbe : B7, B10, S8 (q1), D5 ; suites géométriques : B8, S7, S11 (partie A, q3), D7

Capacités attendues

Item du BO (texte officiel) Exercices
Transformer une expression en utilisant les propriétés algébriques de la fonction exponentielle. B1, B2, S2 (q1), S5 (q1, q5), D1 (q5), D4 (q1, q3)
Pour a réel, dérivée de la fonction t ↦ e^{at}. B3, B6 (q3), B7 (q4), B10, S1, S6, S11, D3, D4 (q4)
Pour une valeur numérique strictement positive de k, représenter graphiquement les fonctions t ↦ e^{–kt} et t ↦ e^{kt}. e^{–kt} : B10 (tableau de valeurs, tracé) ; e^{kt} : B10 (q5, symétrie), B7 (lecture graphique), S11 (partie A)
Modéliser une situation par une croissance, une décroissance exponentielle (par exemple évolution d’un capital à taux fixe, décroissance radioactive). croissance : B9, S11 (capital), D6 (q2, q3) ; décroissance : S6, S11 (radioactivité), D6

Exemple d’algorithme

Item du BO (texte officiel) Exercices
Construction de l’exponentielle par la méthode d’Euler. S10 (q1 à q4 : méthode d’Euler pour e ; q5, ajouté : liste de points approchant la courbe de exp)
Détermination d’une valeur approchée de e à l’aide de la suite ((1 + 1/n)^n). S10 (q2, q4), S8 (q4, q5)

Approfondissements possibles

Item du BO (texte officiel) Exercices
Unicité d’une fonction ƒ dérivable sur ℝ telle que vérifiant ƒ ‘ = ƒ et ƒ (0) = 1. D1 (q2)
Pour tous réels x et y, exp(x + y) = exp(x) exp(y). D1 (q3)
La fonction exponentielle est strictement positive et croissante. D1 (q1, q4), S8 (q1)

Autres éléments de la partie (Objectifs et Histoire du BO)

Item du BO (texte officiel) Exercices
En liaison avec les suites géométriques, c’est aussi l’occasion de proposer des modélisations discrètes ou continues de phénomènes d’évolution. S11 (partie A, q3 : comparaison discrète et continue), B8, S7, D7
On donnera des exemples d’utilisation dans les autres disciplines (calculs d’intérêts, dilution d’une solution, décroissance radioactive). intérêts : S11 (partie A) ; décroissance radioactive : S11 (partie B) ; concentration : S6 ; dilution : non traité
[…] la caractérisation de la fonction exponentielle comme seule fonction vérifiant l’équation différentielle y ‘ = y et la condition initiale y(0) = 1. (Histoire des mathématiques) D1 (q2), D6 (q3, vérification de y ’ = 10 – 0,2y)
Encadrement de e par des inégalités démontrées par étude de fonctions hors liste du BO, relève de « Variations » : S8, D5

Algorithmique, vocabulaire et logique (parties transversales)

Item du BO (texte officiel) Exercices
Générer une liste (en extension, par ajouts successifs ou en compréhension). S10 (q5, append dans une boucle for)
mobiliser un contre-exemple pour montrer qu’une proposition est fausse B2
formuler une implication, une équivalence logique, et à les mobiliser dans un raisonnement simple B5 (équivalence e^a = e^b ⇔ a = b), S4
raisonnements par disjonction des cas S4 (q3, signe d’un produit)

Remarques de l’audit