E3C2 – Spécialité maths – Fonctions – 2020

Fonctions

E3C2 – 1ère

On considère la fonction $f$ définie sur l’intervalle $[0 ; +\infty[$ par $f(x) = 3x\e^{-0,4x}$
La fonction dérivée de la fonction $f$ est notée $f’$.
On admet que la fonction $f’$ a pour expression $f'(x)=(-1,2x+3)\e^{-0,4x}$.

  1.  Déterminer le signe de $f'(x)$ sur l’intervalle $[0 ; +\infty[$.
    $\quad$
  2. En déduire le tableau de variation de la fonction $f$ sur l’intervalle $[0 ; +\infty[$.
    $\quad$
  3. Un sportif a pris un produit dopant. La fonction $f$ modélise la quantité, en mg/L, de ce produit dopant présent dans le sang du sportif $x$ heures après la prise.
    a. Pourquoi peut-on affirmer que ce produit dopant n’est pas naturellement présent dans l’organisme du sportif ?
    $\quad$
    b. Combien de temps après son absorption, ce produit dopant sera-t-il présent en quantité maximale dans le sang du sportif ?
    $\quad$
    c. Le sportif absorbe ce produit dopant au début d’une séance d’entraînement.
    Le même jour, $6$ heures après le début de cette séance d’entraînement, il est soumis à un contrôle anti-dopage. Celui-ci se révèlera positif si la quantité de produit dopant présent dans l’organisme de ce sportif dépasse $1,4$ mg/L.
    Ce contrôle anti-dopage sera-t-il positif ? Justifier.
    $\quad$

$\quad$

Correction Exercice

  1. La fonction exponentielle est strictement positive sur $\R$. Le signe de $f'(x)$ ne dépend donc que de celui de $-1,2x+3$.
    $-1,2x+3=0 \ssi -1,2x=-3 \ssi x=2,5$
    $-1,2x+3>0 \ssi -1,2x>-3 \ssi x<2,5$
    Ainsi :
    $\bullet$ $f'(x)>0$ sur $[0;2,5[$
    $\bullet$ $f'(2,5)=0$
    $\bullet$ $f'(x)<0$ sur $]2,5;+\infty[$
    $\quad$
  2. On obtient ainsi le tableau de variations suivant :

    $\quad$
  3. a. À l’instant $t=0$, la concentration du produit dopant dans le sang est nulle. Il n’est donc pas naturellement présent dans l’organisme du sportif.
    $\quad$
    b. D’après le tableau de variations, la quantité maximale dans le sang est atteinte $2,5$ heures après sont absorption.
    $\quad$
    c. On a :
    $\begin{align*} f(6)&=18\e^{-2,4} \\
    &\approx 1,63 \\
    &>1,4\end{align*}$
    Ce contrôle anti-dopage sera donc positif.
    $\quad$

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$\quad$

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