Bachillerato 2 - Comp. / Anales exponenciales, logaritmos, convexidad 10 ejercicios corregidos

a
1. Estudio de funciones E.7572 Consideremos la función C definida en el intervalo 5 ; 60 por: C ( x ) = e 0 , 1 x + 20 x 1 Denotemos por C la derivada de la función C . Demuestre que, para todo x ∈ 5 ; 60 : C ( x ) = 0 ; 1 · x · e 0 , 1 · x − e 0 , 1 · x − 20 x 2 2 Consideremos la función f definida en 5 ; 60 por: f ( x ) = 0 ; 1 · x · e 0 , 1 · x − e 0 , 1 · x − 20 a Demuestre que la función f es estrictamente creciente en 5 ; 60 . b Demostrar que la ecuación f ( x )=0 tiene una única solución ¸ en 5 ; 60 . c Dar un marco a la unidad de ¸ . d Deduzca la tabla de signos de f ( x ) en 5 ; 60 . 3 Deduzca la tabla de variaciones de C en 5 ; 60 . 4 Utilizando la tabla de variaciones anterior, determine el número de soluciones de las siguientes ecuaciones : a C ( x ) = 2 b C ( x ) = 5 E.6983 Parte A Consideremos la función f definida en el intervalo − 20 ; 20 por: f ( x )= − 2 x +30 · e 0 , 2 · x − 3 1 a Demuestra que f ( x )= − 0 ; 4 x +4 · e 0 , 2 x − 3 para todo número real x del intervalo − 20 ; 20 . b Elaborar la tabla de variaciones de la función f en el intervalo − 20 ; 20 . Se precisará el valor exacto del máximo de f . 2 a Demuestre que, en el intervalo − 20 ; 20 , la ecuación f ( x )= − 2 admite una única solución ¸ . b Dé un encuadre de ¸ de amplitud 0 ; 1 . 3 Un software de cálculo formal da los siguientes resulta-dos : 1 Derivar − 10 x + 200)e 0 , 2 x − 3 − 2 x + 30 e 0 , 2 x − 3 2 Derivar − 2 x + 30 e 0 , 2 x − 3 − 0 ; 4 x + 4 e 0 , 2 x − 3 3 Derivar − 0 ; 4 x + 4 e 0 , 2 x − 3 − 0 ; 08 x + 0 ; 4 e 0 , 2 x − 3 Responder a las dos preguntas siguientes utilizando los resultados proporcionados por el software: a Calcular el valor exacto de : 15 10 f ( x ) d x . b Determine el mayor intervalo en el que la función f es convexa y especifique la abscisa del punto de inflexión. Parte B Una estación de esquí desea abrir una nueva pista al público. El relieve de esta pista se modela a continuación mediante la curva representativa C f de la función f definida en la parte A en el intervalo 0 ; 10 . El punto B representa el inicio de la nueva pista y el punto A representa la estación de esquí donde se encuentra la llegada El real x representa la distancia horizontal, expresada en km , desde la estación de esquí y f ( x ) representa la altitud, expre-sada en km . Se denomina pendiente de la pista en el punto M al coefi-ciente director de la tangente a la curva C f en el punto M . Por ejemplo, una pendiente de 15 % en un punto de la pista corresponde a un coeficiente director de 15 100 =0 ; 15 . 1 Se denomina desnivel de una pista de esquí a la diferencia de altitud entre el punto de partida y el punto de llegada de dicha pista. Calcule el desnivel de esta nueva pista, redondeado al metro más cercano. 2 La estación de esquí debe determinar la dificultad de esta nueva pista en función de la pendiente. La pista se clasificará como negra, es decir, muy difícil, si al menos una parte de la pista tiene una pendiente superior o igual a 40 % /. La pista se clasificará como roja, es decir, difícil, si al menos una parte de la pista tiene una pendiente estric-tamente comprendida entre 25 % y 40 % (y ninguna parte tiene una pendiente superior o igual a 40 % ) . Si todas las partes de la pista tienen una pendiente in-ferior o igual a 25 % , la pista se clasificará como azul, es decir, fácil Determine el nivel de dificultad de esta nueva pista. Jus-tifique la respuesta. E.7696 Consideremos la función f definida por: f ( x )=2 x 2 · ln( x ) en 0 ; 2 ; 10 y observa C f su curva representativa en un sis-tema de referencia plano. El objetivo de este ejercicio es de-mostrar que la curva C f admite en 0 ; 2 ; 10 una única tan-gente que pasa por el origen del sistema de referencia. Nota f la función derivada de la función f . 1 Demuestra que para x ∈ 0 ; 2 ; 10 : f ( x )=2 x · 2 · ln( x )+ 1 2 Sea a un real de 0 ; 2 ; 10 , demuestre que la tangente a la curva C f en el punto de abscisa a tiene ecuación : y =2 a · 2 · ln a +1 · x − 2 a 2 · ln a +1 . 3 A continuación, responde al problema planteado. https://chingmath.fr chapExoCorrec/7572 sacados/7572 Liban Mai 2013 5 points chapExoCorrec/6983 sacados/6983 x01234567891011f(x123456ABCf chapExoCorrec/7696 sacados/7696
2. Convexidad E.6993 Sea f una función definida en el intervalo 0 ; 5 por: f ( x )= a · x − 2 · e − x , donde a es un número real. Se admite en todo el ejercicio que la función f es dos veces derivable en el intervalo 0 ; 5 . La curva representativa de la función C de la función f se muestra a continuación en un sistema de coordenadas con origen O . Las curvas C y D pasan ambas por el punto A (0 ; − 2) . La recta D es tangente a la curva C en el punto A y admite como ecuación : y =10 · x − 2 . Recordemos que f designa la función derivada de la función f . 1 A partir de la información anterior y sin justificar los valores de f (0) y f (0) . 2 a Demuestre que para cualquier número real x del in-tervalo 0 ; 5 , se tiene : f ( x ) = − a · x + a + 2 · e − x b Deduzca de las preguntas anteriores que : a =8 c Dar la expresión de f ( x ) . 3 a Especificar el signo de f ( x ) en el intervalo 0 ; 5 . Se puede hacer una tabla. b Deduzca la tabla de variaciones de la función f en ese mismo intervalo. c Resuelva en el intervalo 0 ; 5 la ecuación : f ( x )=0 . 4 Utilizando un software de cálculo formal, se obtuvieron los siguientes resultados : 1 g ( x ):=( − 8 ∗ x +10) ∗ exp ( − x ) → g ( x ) = − 8 x + 10 · e − x 2 Derivar g ( x ) ; x → 8 · x − 18 · e − x 3 Resolver [(8 ∗ x − 18) ∗ exp ( − x ) > 0 ; x ] → x > 9 = 4 Utilizando estos resultados : a Expresar f  , función derivada segunda de la función f . b Justificar que la curva C admite un punto de inflexión cuyo valor exacto de abscisa se indicará. 5 Una empresa fabrica tostadoras. Tras realizar un estu-dio, su director constata que si la empresa fabrica cada día x miles de tostadoras (donde x es un número real del intervalo 0 ; 5 ) , entonces el beneficio diario viene dado, en cientos de miles de euros, por la función f definida por: f ( x ) = 8 · x − 2 · e − x a ¾Qué cantidad de tostadoras debe fabricar la empresa para obtener el máximo beneficio? b ¾Cuál es entonces el valor de este beneficio máximo, redondeado al euro más cercano? E.7425 Las dos partes están rela-cionadas Parte A Consideremos la función f definida en el intervalo 0 ; 10 por: f ( x ) = 1 0 ; 5 + 100 · e − x Denotemos por f la función derivada de f en el intervalo 0 ; 10 . 1 Demuestre que, para todo número real x en el intervalo 0 ; 10 , se tiene : f ( x ) = 100 · e − x 0 ; 5 + 100 · e − x 2 Denotemos por f  la derivada segunda de f en el intervalo 0 ; 10 . Un software de cálculo formal proporciona la siguiente expre-sión de f  ( x ) : f  ( x ) = 100 · e − x · 100 · e − x − 0 ; 5 0 ; 5 + 100 · e − x 3 2 a Demuestra que, en el intervalo 0 ; 10 , la desigual-dad : 100 · e − x − 0 ; 5 0 es equivalente a la desigualdad : x − ln 0 ; 005 . b Deduzca la tabla de signos de la función f  en el inter-valo 0 ; 10 . 3 Se denomina C f a la curva representativa de f trazada en un sistema de coordenadas. Demuestre, con ayuda de la pregunta 2 , , que la curva C f admite un punto de inflexión denominado I , cuyo valor exacto en el eje de abscisas se precisará. 4 Utilizando los resultados de la pregunta 2 , , determine el intervalo en el que la función f es cóncava. Parte B En toda esta parte, las temperaturas se expresarán en grados Celsius, indicados con o C . La COP21, conferencia de las Naciones Unidas sobre el cam-bio climático, adoptó el 12 de diciembre 2015 el primer acuerdo universal sobre el clima, denominado Acuerdo de París, firmado por 195 países Este acuerdo confirma el objetivo de que, de aquí al año 2100 , la temperatura terrestre no supere en más de 2 o C la temper-atura del año 1900 . En esta parte, se modela, mediante la función f de la parte A , , una posible evolución de la temperatura que permita al-canzar el objetivo del Acuerdo de París. https://chingmath.fr chapExoCorrec/6993 sacados/6993 -10123456-3-2-1123CDA chapExoCorrec/7425 sacados/7425 Liban Juin 2017
La curva representativa C f de la función se traza a contin-uación, y I es su punto de inflexión. En el eje de abscisas, el año 1900 corresponde a 0 y una unidad representa 25 años, por lo que el año 1925 corresponde a 1 . En el eje de ordenadas se ha representado el número de grados Celsius por encima de la temperatura de 1900 . 1 a Calcular f (10) , redondeando el resultado al cen-tésimo. b Deduzca que en 2150 , con este modelo, se cumplirá el objetivo del Acuerdo de París. 2 a Utilizando la parte A , , determine el año correspon-diente a la abscisa del punto I de inflexión de la curva C f . Redondear el resultado a la unidad b Calcular, para ese año, el número de grados Celsius adicionales con respecto a 1900 . 3 La velocidad del calentamiento global es la velocidad a la que aumenta el número de grados Celsius. Se admite que, a partir de 1900 , la velocidad del calentamiento global se modela mediante la función f . a ¾Es cierto que después de 2033 la temperatura terrestre disminuirá? Justifique la respuesta. b ¾Es cierto que después de 2033 la velocidad del calen-tamiento global disminuirá? Justifique su respuesta. 4 Para salvar las islas amenazadas por la subida del nivel del mar, la temperatura terrestre no debe superar en más de 1 ; 5 o C la temperatura del año 1900 . Determine el año en el que la temperatura terrestre al-canzará este umbral, según este modelo. 3. Convexidad y teorema del valor intermedio E.7426 Sea f una función definida en el intervalo 0 ; 5 por: f ( x ) = a · x − 2 · e − x donde a es un número real. Se admite en todo el ejercicio que la función f es dos veces derivable en el intervalo 0 ; 5 . La curva representativa C de la función f se muestra a con-tinuación en un sistema de coordenadas con origen O . Las curvas C y D pasan ambas por el punto A (0 ; − 2) . La recta D es tangente a la curva C en el punto A y admite como ecuación y =10 x − 2 . Recordemos que f designa la función derivada de la función f . 1 A partir de la información anterior y sin justificar los valores de f (0) y f (0) . 2 a Demuestre que para todo número real x del intervalo 0 ; 5 , se tiene : f ( x ) = − a · x + a + 2 · e − x b Deduzca de las preguntas anteriores que : a =8 . c Dar la expresión de f ( x ) . 3 a Especificar el signo de f ( x ) en el intervalo 0 ; 5 . Se puede hacer una tabla. b Deduzca la tabla de variaciones de la función f en este intervalo. c Resuelva en el intervalo 0 ; 5 la ecuación f ( x )=0 . 4 Utilizando un software de cálculo formal, se obtuvieron los siguientes resultados : 1 g(x):=(-8*x+10)*exp(-x) → g ( x ) := − 8 · x + 10 · e − x 2 Dériver[g(x),x] → 8 · x − 18 · exp( − x ) 3 Résoudre[(8*x-18)*exp(-x) > 0,x] → x > 9 4 Utilizando estos resultados : a Expresar f  , función derivada segunda de la función f . b Justificar que la curva C admite un punto de inflexión cuyo valor exacto de abscisa se indicará. 5 Una empresa fabrica tostadoras. Tras realizar un estu-dio, su director constata que si la empresa fabrica cada día x miles de tostadoras (donde x es un número real del intervalo 0 ; 5 ) , entonces el beneficio diario viene dado, en cientos de miles de euros, por la función f definida por: f ( x ) = 8 · x − 2 · e − x a ¾Qué cantidad de tostadoras debe fabricar la empresa para obtener el máximo beneficio? b ¾Cuál es entonces el valor de este beneficio máximo? Se dará su valor redondeado al euro más cercano. https://chingmath.fr Rangsdesannées012345678910NombredeoCau-dessusdelatempératurede1900123I chapExoCorrec/7426 sacados/7426 -123456I-3-2-123JO
E.7525 Parte A Consideremos la función f definida y derivable en el intervalo 1 ; 25 por: f ( x ) = 10 − e 0 , 2 · x +1 x Un software de cálculo formal proporciona los siguientes re-sultados que podemos utilizar: f(x) :10-e^(0,2*x+1)/x x ↦−→ 10 − exp : 0 ; 2 · x + 1 x factorizar(derivar(f(x))) exp 0 ; 2 · x + 1 · 1 − 0 ; 2 · x x 2 factorizar(derivar(derivar(f(x)))) exp 0 ; 2 · x + 1 · − x 2 + 10 · x − 50 25 · x 3 1 Hallar mediante cálculo la expresión factorizada de f ( x ) , donde f es la función derivada de f . 2 Estudiar el signo de f en el intervalo 1 ; 25 y elaborar la tabla de variaciones de f en el intervalo 1 ; 25 . Se redondearán los valores al milésimo. 3 Nos interesa la ecuación f ( x )=0 . a Demuestra que la ecuación f ( x )=0 no admite solución en el intervalo 1 ; 5 . b Demuestra que la ecuación f ( x )=0 admite una única solución ¸ en el intervalo 5 ; 25 . c Determina un rango de amplitud 10 − 2 de la solución ¸ . d Utilizando uno de los resultados proporcionados por el software de cálculo formal, justificar que la función f es cóncava en el intervalo 1 ; 25 . Parte B Una empresa agroalimentaria fabrica alimentos para ganado. Nos interesa el beneficio obtenido, en miles de euros, corre-spondiente a la producción de una cantidad de x decenas de toneladas de alimentos Se admite que este beneficio puede modelizarse mediante la función f estudiada en la parte A anterior. La producción mínima es de 10 toneladas, por lo que x 1 . Las respuestas a las siguientes preguntas se justificarán grâce en la parte A . 1 ¾Cuál es el importe en euros del beneficio máximo que puede obtener la empresa? ¾Para qué cantidad de alimentos se obtiene este beneficio máximo? 2 Determine, con una precisión de una tonelada, la canti-dad máxima de alimentos que hay que fabricar para que la empresa obtenga un beneficio. 4. Qcm E.6971 Este ejercicio es un cuestionario de opción múltiple (.) . Para cada una de las preguntas propuestas, solo una de las tres respuestas es correcta. Copie el número de la pregunta y la respuesta correcta. No se requiere justificación. Una respuesta correcta vale 1 puntos, una respuesta incorrecta o la ausencia de respuesta no suman ni restan puntos. Una respuesta múltiple no suma ningún punto. Sea f una función definida y derivable en el intervalo 0 ; 10 cuya curva representativa C f se da a continuación en un sis-tema de coordenadas con origen O . Recordemos que f designa la función derivada de la función f . 1 El número de soluciones en el intervalo 0 ; 10 de la ecuación f ( x )=0 es igual a: a 1 b 2 c 3 2 El número real f (7) es : a nul b estrictamente positivo c estrictamente negativo 3 La función f es : a creciente en 0 ; 10 b creciente en 4 ; 7 c decreciente en 4 ; 7 4 Se admite que para todo x del intervalo 0 ; 10 , se tiene : f ( x ) = ln( x ) − x 2 + 1 La curva C f admite en este intervalo un punto de inflex-ión : a de abscisa 2 ; 1 b de abscisa 0 ; 9 c de abscisa 2 https://chingmath.fr chapExoCorrec/7525 sacados/7525 Antilles-Guyane Septembre 2017 chapExoCorrec/6971 sacados/6971 -1234567891011I-3-2-123JO
E.7789 Indicación : este ejercicio es un cuestionario de opción múltiple () . Para cada una de las preguntas planteadas, solo una de las tres respuestas es correcta. Copie el número de la pregunta y la respuesta correcta. No se requiere justificación. Una respuesta correcta vale 1 puntos, una respuesta incorrecta o la ausencia de respuesta no suman ni restan puntos. Una respuesta múltiple no suma ningún punto. Consideremos la función f definida en el intervalo 0 ; 5 ; 5 por: f ( x ) = 5 + 5 · ln x x Su representación gráfica es la curva C que se muestra a con-tinuación en un sistema de coordenadas con origen en O . Se admite que el punto A situado en el gráfico es el único punto de inflexión de la curva C en el intervalo 0 ; 5 ; 5 . Se denota B al punto de esta curva de abscisa e . Se admite que la función f es dos veces derivable en este in-tervalo. Recordemos que f designa la función derivada de la función f y f  su función derivada segunda. Admitimos que para todo x del intervalo 0 ; 5 ; 5 , tenemos : f ( x ) = − 5 · ln x x 2 ; f  ( x ) = 10 · ln x − 5 x 3 1 La función f es : a positiva o nula en el intervalo 0 ; 5 ; 5 ; b negativa o nula en el intervalo 1 ; 5 c negativa o nula en el intervalo 0 ; 5 ; 1 . 2 El coeficiente director de la tangente a la curva C en el punto B es igual a: a − 5 e 2 b 10 e c 5 e 3 3 La función f es : a creciente en el intervalo 0 ; 5 ; 1 b decreciente en el intervalo 1 ; 5 c creciente en el intervalo 2 ; 5 4 El valor exacto de la abscisa del punto A de la curva C es igual a: a 1 ; 65 b 1 ; 6 c e 0 , 5 5 Denotemos por A el área, medida en unidades de área, del dominio plano delimitado por la curva C , el eje de abscisas y las rectas de ecuación x =1 y x =4 . Esta área verifica: a 20 A 30 b 10 A 15 c 5 A 8 5. Funciones y probabilidades E.7428 En este ejercicio, consideramos el primer dígito de los números naturales distintos de cero, en notación decimal. Por ejemplo, el primer dígito de 2017 es 2 y el primer dígito de 95 es 9 . En determinadas circunstancias, el primer dígito de un número aleatorio distinto de cero puede modelarse mediante una variable aleatoria X tal que para todo entero c compren-dido entre 1 y 9 : P X = c = ln c +1 − ln c ln 10 Esta ley se denomina ley de Benford. 1 ¾Cuál es el valor de P X =1 ? 2 Queremos examinar si la ley de Benford es un modelo válido en dos casos concretos. a Primer caso Un archivo estadístico del INSEE indica la población de los municipios de Francia a 1 er de enero de 2016 (campo : Francia metropolitana y departamentos de ultramar de Guadalupe, Guayana, Martinica y Re-unión) . A partir de este archivo, se observa que hay 36 677 mu-nicipios habitados. Entre ellos, hay 11 094 municipios cuya población es un número que comienza por la cifra 1 . ¾Le parece compatible esta observación con la afirma-ción : ˇ la primera cifra de la población de los munici-pios de Francia a 1 er de enero de 2016 sigue la ley de Benford ı? b Segundo caso Para cada candidato al bachillerato de la sesión 2017 , se tiene en cuenta su estatura en centímetros. Se designa por X la variable aleatoria igual al primer dígito de la estatura en centímetros de un candidato elegido al azar. ¾Le parece que la ley de Benford es adecuada para X ? https://chingmath.fr chapExoCorrec/7789 sacados/7789 e2345I23456JOCAB chapExoCorrec/7428 sacados/7428