Terminale Spé Maths / Chapitre 7 : Primitives et équations différentielles / Annales du bac
Bac 2024, Centres étrangers : exercice 3
On considère l'équation différentielle
Démontrer que l'unique fonction constante solution de l'équation différentielle est la fonction nulle.
Déterminer toutes les solutions de l'équation différentielle .
On considère l'équation différentielle
où est une fonction dérivable de la variable réelle .La fonction est définie sur par .
On admet qu'elle est dérivable sur .
Démontrer que la fonction est solution de l'équation différentielle .
On considère une fonction définie et dérivable sur .
Démontrer que : « est solution de » est équivalent à « est solution de ».
En déduire toutes les solutions de l'équation différentielle .
Déterminer l'unique solution de l'équation différentielle telle que .
Calculer:
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Question 1. Soit une fonction constante : il existe tel que pour tout réel .
Alors est dérivable sur et pour tout .
La fonction est solution de : si et seulement si, pour tout réel , .
Cela équivaut à .
Donc l'unique fonction constante solution de est la fonction nulle.
Question 2. D'après le cours, les solutions de l'équation différentielle (ici ) sur sont les fonctions , avec .
Donc les solutions de sont les fonctions
Réponse : , .
Question 3. La fonction est définie sur par et est dérivable sur .
On a, pour tout réel :
D'autre part :
On a donc pour tout réel .
Donc la fonction est solution de l'équation différentielle .
Question 4. Soit une fonction définie et dérivable sur .
D'après la question 3, est solution de , donc pour tout réel :
On raisonne par équivalences. On a
Comme , on peut retrancher cette quantité nulle à la différence précédente :
Donc « est solution de » est équivalent à « est solution de ».
Question 5. Soit une fonction dérivable sur .
D'après la question 4, est solution de si et seulement si est solution de .
D'après la question 2, cela équivaut à : il existe tel que, pour tout réel , .
C'est-à-dire .
Donc les solutions de sont les fonctions
Réponse : , .
Question 6. D'après la question 5, une solution de s'écrit avec .
On a
La condition s'écrit , donc .
Réciproquement, cette valeur de donne bien une solution de qui vérifie , et elle est unique puisque est déterminé.
Donc l'unique solution de telle que est
Réponse : .
Question 7. La fonction à intégrer, , est la fonction de la question 6. Elle est continue sur .
La fonction définie sur par
On a alors
Donc
Réponse : .
Points clés attendus
Utiliser la forme des solutions de (fonctions ).
Vérifier qu'une fonction est solution en calculant sa dérivée et en comparant les deux membres de l'équation.
Démontrer l'équivalence de la question 4 en exploitant que est solution de , puis en déduire la forme générale des solutions de .
Déterminer la constante avec la condition .
Reconnaître sous l'intégrale et calculer à l'aide d'une primitive : .
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
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- Chapitre 6 : Sinus et cosinus : le cours · exercices type bac corrigés
- Chapitre 8 : Calcul intégral : le cours · exercices type bac corrigés
Source : sujet officiel de l'épreuve de spécialité mathématiques du baccalauréat, session 2024 (Centres étrangers, 5 juin 2024 (jour 1)), 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.
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