Terminale Spé Maths / Chapitre 8 : Calcul intégral / Annales du bac
Bac 2024, Amérique du Sud : exercice 3
Partie 1
On considère la fonction définie sur l'ensemble des nombres réels par :
On admet que la fonction est dérivable sur et on note sa fonction dérivée.
Déterminer les limites de la fonction en et en .
Justifier que pour tout réel .
En déduire les variations de la fonction sur .
Partie 2
On considère la suite définie pour tout entier naturel par .
Justifier que .
En utilisant une intégration par partie, démontrer l'égalité :
En déduire les valeurs exactes de et de .
Partie 3
Déterminer le signe sur de la fonction définie dans la partie 1.
On a représenté ci-contre la courbe de la fonction dans un repère orthonormé .
Le domaine du plan hachuré ci-contre est délimité par la courbe , l'axe des abscisses et l'axe des ordonnées.
Calculer la valeur exacte, en unité d'aire, de l'aire du domaine .

Voir le corrigé
Partie 1
Question 1.
Limite en .
On a .
On a et , donc, par limite d'une composée, .
Par produit des limites,
Limite en .
Pour lever la forme indéterminée, on écrit pour tout réel :
Par croissances comparées, (car ).
De plus , donc .
Par différence,
Donc et .
Réponse : et .
Question 2.
La fonction est de la forme avec et .
On a et .
D'après la formule , pour tout réel ,
Donc, pour tout réel ,
Question 3.
Pour tout réel , . Donc a le même signe que le trinôme .
Son discriminant est , donc il admet deux racines réelles :
On a . Le coefficient de est , donc le trinôme est strictement positif entre les racines et strictement négatif à l'extérieur.
On en déduit le signe de et les variations de :
sur , , donc est strictement décroissante sur
sur , , donc est strictement croissante sur
sur , , donc est strictement décroissante sur .
Donc est strictement décroissante sur , strictement croissante sur , puis strictement décroissante sur .
Partie 2
Question 1.
On a .
Une primitive de est , donc
Donc .
Question 2.
On effectue une intégration par parties dans avec
Les fonctions et sont de classe sur .
D'après la formule d'intégration par parties,
On calcule le crochet :
L'intégrale restante est . Donc, pour tout entier naturel ,
Question 3.
On applique la relation de la question 2.
Pour :
Pour :
Donc et .
Réponse : et .
Partie 3
Question 1.
Pour tout réel , et . Donc a le même signe que .
Le trinôme a pour racines et et son coefficient dominant est positif. Donc :
pour
pour
.
Question 2.
Le domaine est délimité par la courbe , l'axe des abscisses et l'axe des ordonnées, pour compris entre et .
D'après la question 1, sur : la courbe est située sous l'axe des abscisses. L'aire de est donc l'opposé de l'intégrale de :
On a , donc par linéarité de l'intégrale
Donc
Donc l'aire du domaine est unités d'aire, soit environ .
Réponse : unités d'aire.
Points clés attendus
Limite en : développer pour utiliser les croissances comparées et lever la forme indéterminée.
Dérivée d'un produit, puis signe de par le signe du trinôme (discriminant, racines, signe du coefficient dominant), le facteur étant strictement positif.
Intégration par parties : choix de et , régularité , calcul exact du crochet avec .
Utilisation de la relation de récurrence pour puis .
Aire : justifier le signe de sur pour passer de l'intégrale à l'aire (opposé de l'intégrale), puis exprimer l'intégrale avec et .
Corrigé rédigé par + qu'un prof. Cherche d'abord seul, puis compare avec ta propre rédaction.
Comment t'entraîner
Chronomètre-toi, rédige sur papier comme le jour du bac, puis seulement après regarde le cours. Si tu bloques sur une question, écris « on admet que… » et passe à la suivante.
Les autres exercices de ce sujet
Revoir le cours
- Chapitre 8 : Calcul intégral : le cours · exercices type bac corrigés
- Chapitre 4 : Dérivation et convexité : le cours · exercices type bac corrigés
- Chapitre 1 : Suites : le cours · exercices type bac corrigés
Source : sujet officiel de l'épreuve de spécialité mathématiques du baccalauréat, session 2024 (Amérique du Sud, 22 novembre 2024 (jour 2)), ministère de l'Éducation nationale. Énoncé mis en forme pour le web à partir du tapuscrit de l'APMEP (Denis Vergès et François Hache) ; figures issues des fichiers de l'APMEP. En cas de doute sur un détail, le sujet officiel fait foi.
Un doute sur un exercice ou sur ta méthode de rédaction ? On en parle ensemble, sans engagement.
Réserver un appel découverte