BACCALAURÉAT GÉNÉRAL
SESSION 2011
MATHÉMATIQUES
Série S
Durée de l’épreuve : 4 heures – coefficient : 7
Les calculatrices électroniques de poche sont autorisées, conformément à la réglementation en vigueur.
Le sujet est composé de 4 exercices indépendants. Le candidat doit traiter tous les exercices. Dans chaque exercice, le candidat peut admettre un résultat précédemment donné dans le texte pour aborder les questions suivantes, à condition de l’indiquer clairement sur la copie. Le candidat est invité à faire figurer sur la copie toute trace de recherche, même incomplète ou non fructueuse, qu’il aura développée. Il est rappelé que la qualité de la rédaction, la clarté et la précision des raisonnements entreront pour une part importante dans l’appréciation des copies. |
EXERCICE 1 (4 points)
Commun à tous les candidats
Les deux parties A et B peuvent être traitées indépendamment. Les résultats seront donnés sous forme décimale en arrondissant à 10−4.
Dans un pays, il y a 2 % de la population contaminée par un virus.
PARTIE A
On dispose d’un test de dépistage de ce virus qui a les propriétés suivantes :
La probabilité qu’une personne contaminée ait un test positif est de 0,99 (sensibilité du test).
La probabilité qu’une personne non contaminée ait un test négatif est de 0,97 (spécificité du test).
On fait passer un test à une personne choisie au hasard dans cette population. On note l’événement « la personne est contaminée par le virus » et l’événement « le test est positif ». et désignent respectivement les événements contraires de et .
1. a. Préciser les valeurs des probabilités , , . Traduire la situation à l’aide d’un arbre de probabilités.
b. En déduire la probabilité de l’événement .
2. Démontrer que la probabilité que le test soit positif est 0,0492.
3. a. Justifier par un calcul la phrase :
« Si le test est positif, il n’y a qu’environ 40 % de « chances » que la personne soit contaminée ».
b. Déterminer la probabilité qu’une personne ne soit pas contaminée par le virus sachant que son test est négatif.
PARTIE B
On choisit successivement 10 personnes de la population au hasard, on considère que les tirages sont indépendants. On appelle la variable aléatoire qui donne le nombre de personnes contaminées par le virus parmi ces 10 personnes.
1. Justifier que X suit une loi binomiale dont on donnera les paramètres.
- Calculer la probabilité qu’il y ait au moins deux personnes contaminées parmi les 10.
EXERCICE 2 (4 points)
Commun à tous les candidats
Pour chaque question, une seule des quatre réponses proposées est exacte. Le candidat indiquera sur la copie le numéro de la question et la réponse choisie. Chaque réponse exacte rapporte un point. Aucune justification n’est demandée. Aucun point n’est enlevé en l’absence de réponse ou en cas de réponse fausse.
Le plan complexe est rapporté au repère orthonormal direct .
On désigne par les points d’affixes respectives , , , .
1. L’image du point par la rotation de centre et d’angle pour affixe :
2. L’ensemble des points d’affixe tel que est :
- la médiatrice du segment ,
- le milieu du segment ,
- le cercle de centre et de rayon ,
- la médiatrice du segment .
3. L’ensemble des points d'affixe tel que soit un soit un imaginaire pur est :
- la droite privée du point C,
- le cercle de diamètre [] privé du point ,
- le cercle de diamètre [] privé du point C,
- la médiatrice du segment .
4. L’ensemble des points d’affixe tel que où est :
- le demi-cercle de diamètre passant par ,
- la droite ,
- la demi-droite d’origine passant par privée de ,
- le cercle de diamètre privé de et .
EXERCICE 3 (7 points)
Commun à tous les candidats
Pour tout entier naturel supérieur ou égal à 1, on désigne par la fonction définie sur par :
On note n sa courbe représentative dans un repère orthogonal du plan.
PARTIE A
Sur le graphique ci-dessous, on a représenté une courbe où est un entier naturel non nul, sa tangente au point d’abscisse 1 et la courbe .
La droite coupe l’axe des abscisses au point de coordonnées .
1. a. Déterminer les limites de la fonction en et en .
b. Étudier les variations de la fonction et dresser le tableau de variations de .
c. À l’aide du graphique, justifier que est un entier supérieur ou égal à 2.
2. a. Démontrer que pour , toutes les courbes C n passent par le point O et un autre point dont on donnera les coordonnées.
b. Vérifier que pour tout entier naturel n supérieur ou égal à 2, et pour tout réel x,
3. Sur le graphique, la fonction semble admettre un maximum atteint pour .
Valider cette conjecture à l’aide d’une démonstration.
4.a. Démontrer que la droite coupe l’axe des abscisses au point de coordonnées
b. En déduire, à l’aide des données de l’énoncé, la valeur de l’entier .
PARTIE B
On désigne par la suite définie pour tout entier supérieur ou égal à par
1. Calculer .
2. Dans cette question, toute trace de recherche ou d’initiative, même incomplète, sera prise en compte dans l’évaluation.
Sur le graphique ci-dessous, on a représenté les portions des courbes comprises dans la bande définie par .
a. Formuler une conjecture sur le sens de variation de la suite en décrivant sa démarche.
b. Démontrer cette conjecture.
c. En déduire que la suite est convergente.
d. Déterminer .
EXERCICE 4 (5 points)
Candidats n’ayant pas suivi l’enseignement de spécialité
L’espace est muni d’un repère orthonormal .
Partie A - Restitution organisée de connaissances
On désigne par le plan d’équation et par le point de coordonnées . On appelle le projeté orthogonal du point sur le plan .
On suppose connue la propriété suivante.
Propriété : Le vecteur est un vecteur normal au plan .
Le but de cette partie est de démontrer que la distance du point au plan , c’est à-dire la distance , est tel que :
1. Justifier que
2. Démontrer que
3. Conclure.
Partie B
On désigne par les points de coordonnées respectives , , , .
1. a. Démontrer que les points définissent un plan et que ce plan a pour équation cartésienne .
b. Déterminer la distance d du point au plan .
2. Le but de cette question est de calculer la distance par une autre méthode.
On appelle la droite qui passe par le point et qui est perpendiculaire au plan .
a. Déterminer une représentation paramétrique de la droite .
b. Déterminer les coordonnées du point , projeté orthogonal du point sur le plan .
c. Retrouver le résultat de la question 1. b.
3. Soit la sphère de centre et de rayon 6.
a. Justifier que le point appartient à la sphère .
b. Préciser le centre et déterminer le rayon du cercle , intersection de la sphère et du plan .