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On modélise l'altitude d'un projectile en fonction du temps t exprimé en secondes par la fonction f définie sur l'intervalle [0;+∞[ par : f(t)=(2−0,5t)(7t+1) où f(t) est la hauteur, exprimée en mètres.
Question 1
Vérifier que f(t)=−3,5t2+13,5t+2, pour tout t appartenant à l'intervalle [0;+∞[.
Correction
Double distributivité : pour tous nombres réels a, b, c et d : (a+b)(c+d)=a×c+a×d+b×c+b×d
On développe f(t)=(2−0,5t)(7t+1). f(t) équivaut successivement à : 2×7t+2×1−0,5t×7t−0,5t×1 14t+2−3,5t2−0,5t −3,5t2+14t−0,5t+2 Ainsi, pour tout t∈[0;+∞[ :
f(t)=−3,5t2+13,5t+2
Question 2
Calculer f(0) et interpréter f(0) dans le contexte de l'énoncé.
Correction
f(0)=−3,5×02+13,5×0+2 Ainsi :
f(0)=2
À l'instant t=0, le projectile est à 2 mètres de hauteur : il est lancé à 2 m du sol.
Question 3
Ci-dessous, on donne une représentation graphique partielle de la fonction f 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 12 m.
Correction
On trace la droite horizontale d'équation y=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=1 et pour t≈2,9.
La hauteur du projectile est supérieure ou égale à 12 m pour t∈[1;2,9] environ.
Par le calcul, on trouverait exactement t∈[1;720], avec 720≈2,86.
Question 4
À quel instant t 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)=0 avec t≥0. On utilise la forme factorisée de l'énoncé : (2−0,5t)(7t+1)=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=−0,5−2=4
D'autre part :
7t+1=0⇔7t=−1⇔t=−71 Or −71<0 n'appartient pas à l'intervalle [0;+∞[ : cette solution ne convient pas.
Le projectile touchera le sol à l'instant t=4 secondes.
C'est cohérent avec le tableau de variation : après t=1427≈1,9, la hauteur diminue jusqu'à devenir nulle.
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