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Terminale Spé Maths / Chapitre 4 : Dérivation et convexité / Annales du bac

Bac 2026, Asie : exercice 4

10 juin 2026 · jour 2 · 5 points Vrai / Faux

Pour chacune des affirmations suivantes, indiquer si elle est vraie ou fausse en justifiant votre choix.

Une réponse non justifiée ne sera pas prise en compte dans l'évaluation.

Les quatre questions sont indépendantes.

  1. On considère la fonction ff définie sur R\mathbb{R} par

    f(x)=(−12x+3)5f(x)=\left(-\dfrac{1}{2} x+3\right)^{5}

    Affirmation 1 : La fonction ff est convexe sur R\mathbb{R}.

  2. Une urne contient 32 jetons numérotés de 1 à 32 indiscernables au toucher.

    On tire simultanément 5 jetons de cette urne.

    On appelle tirage la liste non ordonnée des numéros des cinq jetons tirés.

    Affirmation 2 : Le nombre de tirages possibles contenant au moins un multiple de 8 est égal à 103096.

  3. On considère l'arbre de probabilités ci-dessous.

    Figure de l'énoncé, exercice 4, Asie 10 juin 2026

    Affirmation 3:   PB( A‾ )=950P_{B}\big(\,\overline{A}\,\big)=\dfrac{9}{50}.

  4. On considère l'équation différentielle

    (E):y′+y=e−xcos⁡(x),(E): \quad y'+y=\mathrm{e}^{-x} \cos (x),
    où yy est une fonction de la variable xx, dérivable sur R\mathbb{R}.

    Affirmation 4 : La fonction hh définie sur R\mathbb{R} par h(x)=e−xsin⁡(x)h(x)=\mathrm{e}^{-x} \sin (x) est solution de (E)(E) sur R\mathbb{R}.

    Affirmation 5 : Les solutions de (E)(E) sur R\mathbb{R} sont les fonctions kk définies sur R\mathbb{R} par

    k(x)=Ce−xsin⁡(x) ouˋ C est une constante reˊelle. k(x)=C \mathrm{e}^{-x} \sin (x) \quad\text { où } C \text { est une constante réelle. }

Voir le corrigé

Question 1. Affirmation 1 : fausse.

La fonction ff est une fonction polynôme (puissance d'une fonction affine), donc deux fois dérivable sur R\mathbb{R}.

On dérive comme une composée u5u^{5}, avec u(x)=−12x+3u(x)=-\dfrac{1}{2}x+3 et u′(x)=−12u'(x)=-\dfrac{1}{2} : (u5)′=5u′u4(u^{5})'=5u'u^{4}.

Pour tout réel xx :

f′(x)=5×(−12)(−x2+3)4=−52(−x2+3)4.f'(x)=5\times\left(-\dfrac{1}{2}\right)\left(-\dfrac{x}{2}+3\right)^{4}=-\dfrac{5}{2}\left(-\dfrac{x}{2}+3\right)^{4}.

On dérive de nouveau, avec (u4)′=4u′u3(u^{4})'=4u'u^{3} :

f′′(x)=−52×4×(−12)(−x2+3)3=5(3−x2)3.f''(x)=-\dfrac{5}{2}\times 4\times\left(-\dfrac{1}{2}\right)\left(-\dfrac{x}{2}+3\right)^{3}=5\left(3-\dfrac{x}{2}\right)^{3}.

Une fonction deux fois dérivable est convexe sur un intervalle si et seulement si sa dérivée seconde est positive ou nulle sur cet intervalle.

Or pour x=8x=8 :

f′′(8)=5×(3−4)3=5×(−1)3=−5<0.f''(8)=5\times(3-4)^{3}=5\times(-1)^{3}=-5<0.

Donc f′′f'' n'est pas positive sur R\mathbb{R} : la fonction ff n'est pas convexe sur R\mathbb{R}.

Plus précisément, f′′(x)⩾0⟺3−x2⩾0⟺x⩽6f''(x)\geqslant 0\Longleftrightarrow 3-\dfrac{x}{2}\geqslant 0\Longleftrightarrow x\leqslant 6 : ff est convexe sur ]−∞;6]]-\infty ; 6] et concave sur [6;+∞[[6 ; +\infty[.

L'affirmation 1 est fausse.

Question 2. Affirmation 2 : vraie.

Un tirage est une partie à 55 éléments de l'ensemble des 3232 jetons (tirage simultané, ordre sans importance).

Le nombre total de tirages est donc :

(325)=201 376.\binom{32}{5}=201\,376.

Parmi les numéros de 11 à 3232, les multiples de 88 sont 88, 1616, 2424 et 3232 : il y en a 44, donc 32−4=2832-4=28 jetons ne portent pas un multiple de 88.

Le nombre de tirages ne contenant aucun multiple de 88 est le nombre de parties à 55 éléments de ces 2828 jetons :

(285)=98 280.\binom{28}{5}=98\,280.

Les tirages contenant au moins un multiple de 88 sont les tirages qui ne sont pas dans le cas précédent, donc :

(325)−(285)=201 376−98 280=103 096.\binom{32}{5}-\binom{28}{5}=201\,376-98\,280=103\,096.

L'affirmation 2 est vraie.

Question 3. Affirmation 3 : fausse.

On lit sur l'arbre : P(A)=25P(A)=\dfrac{2}{5}, PA(B)=14P_A(B)=\dfrac{1}{4} et PA‾(B‾)=710P_{\overline{A}}(\overline{B})=\dfrac{7}{10}.

On en déduit :

P(A‾)=1−25=35etPA‾(B)=1−710=310.P(\overline{A})=1-\dfrac{2}{5}=\dfrac{3}{5}\qquad\text{et}\qquad P_{\overline{A}}(B)=1-\dfrac{7}{10}=\dfrac{3}{10}.

Les évènements AA et A‾\overline{A} forment une partition de l'univers : d'après la formule des probabilités totales,

P(B)=P(A∩B)+P(A‾∩B)=P(A)×PA(B)+P(A‾)×PA‾(B).P(B)=P(A\cap B)+P(\overline{A}\cap B)=P(A)\times P_A(B)+P(\overline{A})\times P_{\overline{A}}(B).

Donc :

P(A‾∩B)=35×310=950etP(A∩B)=25×14=110=550P(\overline{A}\cap B)=\dfrac{3}{5}\times\dfrac{3}{10}=\dfrac{9}{50}\qquad\text{et}\qquad P(A\cap B)=\dfrac{2}{5}\times\dfrac{1}{4}=\dfrac{1}{10}=\dfrac{5}{50}

P(B)=550+950=1450=725.P(B)=\dfrac{5}{50}+\dfrac{9}{50}=\dfrac{14}{50}=\dfrac{7}{25}.

Par définition de la probabilité conditionnelle (avec P(B)≠0P(B)\neq 0) :

PB(A‾)=P(A‾∩B)P(B)=9501450=914.P_B(\overline{A})=\dfrac{P(\overline{A}\cap B)}{P(B)}=\dfrac{\dfrac{9}{50}}{\dfrac{14}{50}}=\dfrac{9}{14}.

Comme 914≠950\dfrac{9}{14}\neq\dfrac{9}{50}, l'affirmation 3 est fausse. La valeur 950\dfrac{9}{50} est la probabilité de l'intersection P(A‾∩B)P(\overline{A}\cap B), et non la probabilité conditionnelle PB(A‾)P_B(\overline{A}).

Question 4. Affirmation 4 : vraie.

La fonction hh est dérivable sur R\mathbb{R} comme produit de fonctions dérivables sur R\mathbb{R}.

On applique la formule (uv)′=u′v+uv′(uv)'=u'v+uv' avec u(x)=e−xu(x)=\mathrm{e}^{-x}, u′(x)=−e−xu'(x)=-\mathrm{e}^{-x}, v(x)=sin⁡(x)v(x)=\sin(x), v′(x)=cos⁡(x)v'(x)=\cos(x) :

h′(x)=−e−xsin⁡(x)+e−xcos⁡(x).h'(x)=-\mathrm{e}^{-x}\sin(x)+\mathrm{e}^{-x}\cos(x).

Donc, pour tout réel xx :

h′(x)+h(x)=−e−xsin⁡(x)+e−xcos⁡(x)+e−xsin⁡(x)=e−xcos⁡(x).h'(x)+h(x)=-\mathrm{e}^{-x}\sin(x)+\mathrm{e}^{-x}\cos(x)+\mathrm{e}^{-x}\sin(x)=\mathrm{e}^{-x}\cos(x).

La fonction hh vérifie l'équation (E)(E) sur R\mathbb{R} : l'affirmation 4 est vraie.

Question 4 (suite). Affirmation 5 : fausse.

Il suffit d'un contre-exemple. Pour C=0C=0, la fonction kk est la fonction nulle.

On a alors k′(x)+k(x)=0k'(x)+k(x)=0 pour tout réel xx, alors que e−xcos⁡(x)\mathrm{e}^{-x}\cos(x) n'est pas la fonction nulle (par exemple, en x=0x=0 : e0cos⁡(0)=1≠0\mathrm{e}^{0}\cos(0)=1\neq 0).

La fonction nulle n'est donc pas solution de (E)(E), alors qu'elle est de la forme proposée : l'affirmation 5 est fausse.

Remarque : l'ensemble des solutions de (E)(E) est obtenu en ajoutant à la solution particulière hh les solutions x↦C e−xx\mapsto C\,\mathrm{e}^{-x} de l'équation homogène y′+y=0y'+y=0 : ce sont les fonctions x↦e−xsin⁡(x)+C e−xx\mapsto\mathrm{e}^{-x}\sin(x)+C\,\mathrm{e}^{-x}, avec C∈RC\in\mathbb{R}.

Points clés attendus

  • Pour la convexité : calculer f′′f'' et justifier qu'elle prend une valeur strictement négative, ou étudier son signe.

  • Pour le dénombrement : combinaisons, passage par l'évènement contraire (aucun multiple de 88).

  • Pour l'arbre : compléter les branches manquantes, citer la formule des probabilités totales et la définition de PB(A‾)P_B(\overline{A}).

  • Pour vérifier qu'une fonction est solution : dériver, puis calculer h′+hh'+h.

  • Pour réfuter une affirmation : produire un contre-exemple précis.

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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.

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Revoir le cours

Source : sujet officiel de l'épreuve de spécialité mathématiques du baccalauréat, session 2026 (Asie, 10 juin 2026 (jour 2)), ministère de l'Éducation nationale. Énoncé mis en forme pour le web à partir du tapuscrit de l'APMEP (François Kriegk) ; figures issues des fichiers de l'APMEP. En cas de doute sur un détail, le sujet officiel fait foi.

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