Devoir Libre N°2 – Semestre 1
Filière Sciences Mathématiques
Mathématiques
1ère Année Bac Sciences Mathématiques
Nom et Prénom : …………………………………………………………… Classe : ………… Note : …….. / 20
Exercice 1 : Généralités sur les Fonctions (10 points)
Partie A : Étude d’une fonction irrationnelle
Soit \(f\) la fonction définie sur \(\mathbb{R}\) par : \(f(x) = \sqrt{x^2 + 1} – |x|\).
- Étudier la parité de \(f\).
- Montrer que pour tout \(x \in \mathbb{R}\), \(f(x) = \frac{1}{\sqrt{x^2+1} + |x|}\).
- En déduire que \(f\) est bornée sur \(\mathbb{R}\).
- Étudier la monotonie de \(f\) sur \([0, +\infty[\) et en déduire ses variations sur \(\mathbb{R}\).
Partie B : Partie Entière et Périodicité
Soit \(g\) la fonction définie par \(g(x) = x – E(x)\), où \(E(x)\) désigne la partie entière de \(x\).
- Calculer \(g(\sqrt{2})\) et \(g(-2,3)\).
- Montrer que \(g\) est périodique de période 1.
- Simplifier l’expression de \(g(x)\) pour \(x \in [0, 1[\).
- Tracer la courbe représentative de \(g\) sur l’intervalle \([-2, 2]\).
Partie C : Composition
Soient \(u\) et \(v\) deux fonctions définies sur un intervalle \(I\).
On suppose que \(u\) est croissante et \(v\) est décroissante sur \(I\).
- Étudier la monotonie de la fonction \(\varphi = v \circ u\) sur \(I\).
- Application : Déterminer le sens de variation de \(h(x) = \frac{1}{\sqrt{x^2+1}}\) sur \([0, +\infty[\).
Exercice 2 : Le Barycentre dans le Plan (10 points)
Partie A : Barycentre partiel
Soit \(ABC\) un triangle. Soit \(G\) le barycentre des points pondérés \(\{(A, 1) ; (B, 2) ; (C, 3)\}\).
- Construire le point \(K\) barycentre de \(\{(A, 1) ; (B, 2)\}\).
- Montrer que \(G\) est le milieu du segment \([KC]\). Construire \(G\).
- Soit \(L\) le barycentre de \(\{(B, 2) ; (C, 3)\}\). Montrer que \(A, G, L\) sont alignés.
Partie B : Lignes de niveau
On considère deux points \(A\) et \(B\) tels que \(AB = 4\).
- Déterminer et construire l’ensemble \((\mathcal{E}_1)\) des points \(M\) du plan tels que : \[ || \vec{MA} + \vec{MB} || = || \vec{MA} – \vec{MB} || \]
- Soit \(I\) le milieu de \([AB]\). Montrer que \(\vec{MA} \cdot \vec{MB} = MI^2 – \frac{AB^2}{4}\).
- Déterminer l’ensemble \((\mathcal{E}_2)\) des points \(M\) tels que \(\vec{MA} \cdot \vec{MB} = 12\).
Partie C : Étude avec paramètre
Soit \(m\) un paramètre réel. On considère le système \(\{(A, 2) ; (B, m-2) ; (C, m)\}\).
- Pour quelles valeurs de \(m\) le barycentre \(G_m\) existe-t-il ?
- Montrer que pour tout \(m \neq 0\), \(\vec{AG_m} = \frac{m}{2m} (\vec{AB} + \vec{AC}) – \frac{2}{2m}\vec{AB}\) (À vérifier et corriger selon le calcul vectoriel).
Plus précisément : Montrer que \(\vec{AG_m} = \frac{1}{2}\vec{AC} + \frac{m-2}{2m}\vec{AB}\). - En déduire le lieu géométrique des points \(G_m\) lorsque \(m\) varie.
