Après l’administration d’un antibiotique, la population d’une bactérie, exprimée en dizaine de milliers, est modélisée par la fonction f définie sur l’intervalle [0;3] par : f(t)=−0,9t2+1,53t+3,51 où t désigne le temps exprimé en heure. On administre l’antibiotique à l’instant t=0.
Question 1
Quel est le nombre de bactéries à l’instant où l’on administre l’antibiotique ?
Correction
On administre l’antibiotique à l’instant t=0. Il nous faut calculer f(0) . Il vient alors que : f(0)=−0,9×02+1,53×0+3,51 Ainsi :
f(0)=3,51
On rappelle que la population d’une bactérie est exprimée en dizaine de milliers. Il en résulte que le nombre de bactéries à l’instant où l’on administre l’antibiotique est alors de 35100 .
Question 2
Calculer f(3). Interpréter ce résultat dans le contexte de l’exercice.
Correction
f(3)=−0,9×32+1,53×3+3,51 Ainsi :
f(3)=0
Au bout de 3 heures, il n'y a donc plus de bactéries.
Question 3
Vérifier que : f(t)=−0,9(t−3)(t+1,3)
Correction
Nous allons développer l'expression −0,9(t−3)(t+1,3). Il vient alors que : f(t)=−0,9(t−3)(t+1,3) f(t)=−0,9(t×t+t×1,3−3×t−3×1,3) f(t)=−0,9(t2+1,3t−3t−3,9) f(t)=−0,9(t2−1,7t−3,9) f(t)=−0,9×t2+(−0,9)×(−1,7t)+(−0,9)×(−3,9) Ainsi :
f(t)=−0,9t2+1,53t+3,51
Question 4
Déterminer au bout de combien de temps après l’administration de l’antibiotique, le nombre de bactéries est maximal (on exprimera le résultat en heure-minute).
Correction
Pour répondre à cette question, nous allons commencer par déterminer l'axe de symétrie de la fonction f, puis nous déterminerons le sommet de la fonction f.
La représentation graphique de la fonction x↦a(x−x1)(x−x2) où a, x1 et x2 sont des constantes réelles avec a=0 est une parabole ayant la droite x=2x1+x2 comme axe de symétrie.
Nous avons f(t)=−0,9(t−3)(t+1,3) . D'après le rappel, nous pouvons identifier que x1=3 et x2=−1,3 . L'axe de symétrie admet comme équation x=2x1+x2, il vient alors : x=23+(−1,3) x=23−1,3 x=21,7
x=0,85
Déterminer les coordonnées du sommet S de C ou encore déterminer les coordonnées de son extremum. Il s'agit de deux manières différentes de poser la question. Le sommet S de la parabole C appartient à l'axe de symétrie donc son abscisse vaut 0,85 et son ordonnée vaut f(0,85)=−0,9(0,85−3)(0,85+1,3) Ainsi :
f(0,85)=4,16025
Le sommet de la parabole S est donc le point de coordonnées (0,85;4,16025) Le sommet correspond ici au maximum de la fonction f . Le nombre de bactéries est maximal au bout de t=0,85 heure , soit
0,85×60=51,00
minutes .
Question 5
Quel est alors le nombre maximal de bactéries ?
Correction
D’après la question précédente le nombre de bactéries est maximal au bout de 51 minutes. Comme f(0,85)=4,16025, il y a donc 41603 bactéries.
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