Terminale Spé Maths / Chapitre 4 : Dérivation et convexité / Annales du bac
Bac 2025, Asie : exercice 1
Soit la fonction définie sur par
On admet que est deux fois dérivable sur et on note la dérivée de la fonction .
On note la courbe représentative de dans un repère orthonormé du plan.
Pour chacune des affirmations suivantes, préciser si elle est vraie ou fausse, puis justifier la réponse donnée.
Toute réponse non argumentée ne sera pas prise en compte.
Affirmation 1. Pour tout réel , on a .
Affirmation 2. La fonction est une solution sur de l'équation différentielle :
Affirmation 3. La fonction est convexe sur .
Affirmation 4. L'équation admet une unique solution sur .
Affirmation 5. L'aire du domaine délimité par la courbe , l'axe des abscisses et les droites d'équation et est égale à .
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Affirmation 1. Vraie.
La fonction est le produit des fonctions et , toutes deux dérivables sur . Donc est dérivable sur .
On utilise la formule de dérivation d'un produit : .
On a .
La fonction est de la forme avec , donc .
Donc, pour tout réel ,
Donc, pour tout réel , : l'affirmation 1 est vraie.
Réponse : vraie.
Affirmation 2. Vraie.
Pour tout réel , d'après l'affirmation 1,
Donc vérifie pour tout réel : est bien solution sur de l'équation différentielle .
Réponse : vraie.
Affirmation 3. Fausse.
La fonction est le produit de et de , deux fonctions dérivables sur . On dérive à nouveau avec la formule , avec et :
Pour tout réel , : a donc le signe de .
Pour tout , on a , donc .
Une fonction est convexe sur un intervalle si et seulement si sa dérivée seconde y est positive. Ici est strictement négative sur : la fonction est concave sur cet intervalle, et elle n'est pas convexe.
On peut aussi donner un exemple : , avec .
Donc l'affirmation 3 est fausse. La fonction est convexe sur .
Réponse : fausse.
Affirmation 4. Vraie.
Variations de . Pour tout réel , : a le signe de .
On a .
Donc est strictement croissante sur et strictement décroissante sur .
Sur . Pour , on a et , donc . Ainsi : l'équation n'a pas de solution sur cet intervalle.
Sur . Calculons la limite de en .
On a .
On a et , donc par composition .
Par produit, (il n'y a pas de forme indéterminée).
De plus, .
La fonction est continue sur (car dérivable), strictement croissante, et son image est . Or .
D'après le théorème des valeurs intermédiaires (corollaire pour une fonction continue et strictement monotone), l'équation admet une unique solution dans .
Conclusion. Il n'y a pas de solution sur et une seule sur . Donc l'équation admet une unique solution sur : l'affirmation 4 est vraie.
Réponse : vraie.
Affirmation 5. Vraie.
Sur , on a et , donc . La fonction est continue et positive sur : l'aire du domaine (en unités d'aire) est
On intègre par parties : on pose et , ce qui donne et . Les fonctions et sont de classe sur .
Donc l'aire du domaine est unités d'aire : l'affirmation 5 est vraie.
Réponse : vraie.
Points clés attendus
Dériver correctement un produit avec une exponentielle composée, et vérifier l'équation différentielle par substitution.
Étudier le signe de (facteur ) pour conclure sur la convexité, et fournir un contre-exemple ou le signe sur tout l'intervalle.
Pour l'unicité de la solution de : variations, limite en , positivité de sur , puis théorème des valeurs intermédiaires avec continuité et stricte monotonie citées.
Justifier que est positive sur avant d'assimiler l'aire à l'intégrale, puis mener l'intégration par parties en précisant 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
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- Chapitre 7 : Primitives et équations différentielles : le cours · exercices type bac corrigés
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Source : sujet officiel de l'épreuve de spécialité mathématiques du baccalauréat, session 2025 (Asie, 5 septembre 2025), 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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