Terminale Spé Maths / Chapitre 7 : Primitives et équations différentielles / Annales du bac
Bac 2026, Métropole : exercice 4
On peut traiter indépendamment les parties A et B.
Partie A
On considère l'équation différentielle :
où est une fonction de la variable et elle est définie et dérivable sur .
Résoudre dans l'intervalle l'équation différentielle
Soit la fonction dérivable sur , définie par
On admet que cette fonction est une solution de l'équation différentielle .
On considère une fonction définie et dérivable sur .
Démontrer que : « est solution de » est équivalent à « solution de ».
En déduire toutes les solutions de l'équation différentielle .
Déterminer toutes les solutions de qui s'annulent en .
Partie B
Un essai clinique est réalisé auprès de plusieurs patients volontaires afin de valider ou non l'efficacité d'un médicament.
On demande au patient d'avaler le médicament sous la forme d'un comprimé de 1 mg puis on étudie la quantité de ce médicament présente dans le sang au cours du temps.
La quantité de ce médicament en fonction du temps écoulé après la prise du comprimé, en mg, est modélisée par la fonction dérivable sur , définie par :
Déterminer .
Interpréter ce résultat dans le contexte de l'exercice.
Vérifier en détaillant les calculs que pour tout réel positif, .
Étudier le signe de la dérivée et en déduire le tableau de variations de la fonction sur .
Au bout de combien de temps la quantité de ce médicament présente dans le sang est-elle maximale ?
Démontrer que l'équation admet une unique solution sur [1 3].
Donner un encadrement de cette solution, notée , à près.
L'essai clinique sera validé si les deux conditions suivantes sont vérifiées :
Condition 1 : 50 % de la quantité du médicament est éliminée de l'organisme au plus tard 2 heures après la prise du comprimé.
Condition 2 : la quantité moyenne du médicament présente dans le corps du patient entre 1 heure et 3 heures après la prise du comprimé est inférieure à mg.
La condition 1 est-elle réalisée ?
La condition 2 est-elle réalisée ?
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L'énoncé écrit « fonction de la variable » pour l'équation : l'inconnue est une fonction de la variable .
Partie A
Question 1.
L'équation : équivaut à .
C'est une équation différentielle linéaire homogène du premier ordre avec .
Ses solutions sur sont les fonctions , avec .
Réponse : les solutions de sont les fonctions , .
Question 2.
Par hypothèse, est solution de : pour tout ,
Soit une fonction définie et dérivable sur . La fonction est dérivable et, par linéarité de la dérivation, pour tout :
On en déduit les équivalences suivantes :
est solution de pour tout ,
pour tout ,
est solution de .
Donc « est solution de » est équivalent à « est solution de ».
Question 3.
D'après la question 2, est solution de si et seulement si est solution de .
D'après la question 1, cela équivaut à l'existence d'un réel tel que, pour tout , .
Donc .
Les solutions de sur sont donc les fonctions
Question 4.
Soit une solution de .
On a .
Donc .
Donc la seule solution de qui s'annule en est la fonction .
Réponse : (obtenue pour ).
Partie B
Question 1.
Pour tout , on écrit
On pose .
Quand tend vers , tend vers .
Par croissances comparées, .
Par limite d'une composée, puis par produit par la constante , on obtient
Interprétation : quand le temps écoulé après la prise du comprimé devient grand, la quantité de médicament présente dans le sang tend vers : le médicament est progressivement éliminé de l'organisme.
Réponse : .
Question 2. a)
La fonction est dérivable sur comme produit des fonctions dérivables et .
On a et (dérivée de avec ).
D'après la formule , pour tout :
Donc, pour tout , .
Question 2. b)
Pour tout , , donc a le même signe que .
On a et .
Donc sur , et sur .
On calcule les valeurs utiles :
Tableau de variations de sur :
sur , est strictement croissante, de à
sur , est strictement décroissante, de vers .
Question 2. c)
D'après le tableau de variations, la fonction admet un maximum en .
Donc la quantité de médicament présente dans le sang est maximale au bout de h, soit minutes, et vaut alors environ mg.
Réponse : h min.
Question 3.
On montre que l'équation admet une unique solution sur .
Sur :
est continue (car dérivable)
est strictement décroissante, car
et , donc .
D'après le théorème des valeurs intermédiaires (corollaire pour une fonction continue et strictement monotone), l'équation admet une unique solution dans .
À la calculatrice, on obtient
Comme est strictement décroissante sur , on en déduit
Réponse : est l'unique solution de sur , et (on a ).
Question 4.
Condition 1.
Le comprimé contient mg. La moitié de cette quantité est mg : la condition 1 est réalisée si, au plus tard heures après la prise, la quantité présente dans le sang est inférieure ou égale à mg.
D'après la question 3, avec .
La fonction est strictement décroissante sur , donc pour tout , .
En particulier, comme ,
Donc la condition 1 est réalisée.
Condition 2.
La quantité moyenne de médicament entre h et h est la valeur moyenne de sur :
On cherche une primitive de . On pose .
La fonction est dérivable sur et
Donc est une primitive de sur .
On calcule l'intégrale :
On en déduit
Or .
Donc la condition 2 n'est pas réalisée.
Conclusion : la condition 1 est réalisée, la condition 2 ne l'est pas l'essai clinique n'est donc pas validé.
Réponse : condition 1 réalisée condition 2 non réalisée ( mg mg).
Points clés attendus
Équation différentielle : solutions de l'équation homogène, équivalence démontrée dans les deux sens entre « solution de » et « solution de », constante déterminée avec la condition en .
Limite en : se ramener à avec et citer les croissances comparées interpréter dans le contexte.
Dérivée par la formule du produit, signe de par celui de , maximum en h.
Théorème des valeurs intermédiaires : continuité, stricte monotonie sur , valeurs aux bornes encadrant puis encadrement à près.
Valeur moyenne sur : , primitive vérifiée par dérivation, comparaison avec et conclusion pour chaque condition.
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.
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Source : sujet officiel de l'épreuve de spécialité mathématiques du baccalauréat, session 2026 (Métropole, 8 septembre 2026 (jour 1)), 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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