Antilles-Guyane – 11 septembre 2026 - Exercice 1

20 min
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On modélise l'altitude d'un projectile en fonction du temps tt exprimé en secondes par la fonction ff définie sur l'intervalle [0;+∞[\left[0;+\infty\right[ par :
f(t)=(2−0,5t)(7t+1)f\left(t\right)=\left(2-0{,}5t\right)\left(7t+1\right)
où f(t)f\left(t\right) est la hauteur, exprimée en mètres.
Question 1

Vérifier que f(t)=−3,5t2+13,5t+2f\left(t\right)=-3{,}5t^{2}+13{,}5t+2, pour tout tt appartenant à l'intervalle [0;+∞[\left[0;+\infty\right[.

Correction
Double distributivité : pour tous nombres réels aa, bb, cc et dd :
(a+b)(c+d)=a×c+a×d+b×c+b×d{\color{red}\boxed{\left(a+b\right)\left(c+d\right)=a\times c+a\times d+b\times c+b\times d}}
On développe f(t)=(2−0,5t)(7t+1)f\left(t\right)=\left(2-0{,}5t\right)\left(7t+1\right).
f(t)f\left(t\right) équivaut successivement à :
2×7t+2×1−0,5t×7t−0,5t×12\times 7t+2\times 1-0{,}5t\times 7t-0{,}5t\times 1
14t+2−3,5t2−0,5t14t+2-3{,}5t^{2}-0{,}5t
−3,5t2+14t−0,5t+2-3{,}5t^{2}+14t-0{,}5t+2
Ainsi, pour tout t∈[0;+∞[t\in\left[0;+\infty\right[ :
f(t)=−3,5t2+13,5t+2f\left(t\right)=-3{,}5t^{2}+13{,}5t+2
Question 2

Calculer f(0)f\left(0\right) et interpréter f(0)f\left(0\right) dans le contexte de l'énoncé.

Correction
f(0)=−3,5×02+13,5×0+2f\left(0\right)=-3{,}5\times 0^{2}+13{,}5\times 0+2
Ainsi :
f(0)=2f\left(0\right)=2

À l'instant t=0t=0, le projectile est à 22 mètres de hauteur : il est lancé à 22 m du sol.
Question 3
Ci-dessous, on donne une représentation graphique partielle de la fonction ff et son tableau de variation.

Avec la précision permise par le graphique, déterminer l'intervalle de temps sur lequel la hauteur du projectile est supérieure ou égale à 1212 m.

Correction
On trace la droite horizontale d'équation y=12y=12 et on cherche les abscisses des points de la courbe situés sur ou au-dessus de cette droite.
La courbe coupe la droite pour t=1t=1 et pour t≈2,9t\approx 2{,}9.
La hauteur du projectile est supérieure ou égale à 1212 m pour t∈[1;2,9]t\in\left[1;2{,}9\right] environ.
Par le calcul, on trouverait exactement t∈[1;207]t\in\left[1;\dfrac{20}{7}\right], avec 207≈2,86\dfrac{20}{7}\approx 2{,}86.
Question 4

À quel instant tt le projectile touchera-t-il le sol ? Justifier.

Correction
Le projectile touche le sol lorsque sa hauteur est nulle : il nous faut résoudre l'équation f(t)=0f\left(t\right)=0 avec t≥0t\ge 0.
On utilise la forme factorisée de l'énoncé : (2−0,5t)(7t+1)=0\left(2-0{,}5t\right)\left(7t+1\right)=0.
Il s'agit d'une équation produit nul : un produit est nul si et seulement si l'un au moins de ses facteurs est nul.
  • D'une part :
  • 2−0,5t=0⇔−0,5t=−2⇔t=−2−0,5=42-0{,}5t=0\Leftrightarrow -0{,}5t=-2\Leftrightarrow t=\dfrac{-2}{-0{,}5}=4
  • D'autre part :
  • 7t+1=0⇔7t=−1⇔t=−177t+1=0\Leftrightarrow 7t=-1\Leftrightarrow t=-\dfrac{1}{7}
    Or −17<0-\dfrac{1}{7}\lt 0 n'appartient pas à l'intervalle [0;+∞[\left[0;+\infty\right[ : cette solution ne convient pas.
    Le projectile touchera le sol à l'instant t=4t=4 secondes.
    C'est cohérent avec le tableau de variation : après t=2714≈1,9t=\dfrac{27}{14}\approx 1{,}9, la hauteur diminue jusqu'à devenir nulle.

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