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ExerciceSeconde, chapitre 7 — Fonctions numériques · Notion de fonction, images et antécédents

Exercice 8

ConjectureDémonstrationCalcul

Un rectangle a pour périmètre 2020 cm. On note xx la longueur, en centimètres, de sa largeur.

1. Justifier que xx appartient nécessairement à l'intervalle ]0 ;5]]0\,;5].

On pourra remarquer que la largeur ne dépasse pas la longueur.

2. Exprimer la longueur du rectangle en fonction de xx.

3. En déduire que son aire, en cm2^{2}, est donnée par 𝒜(x)=x(10−x)\mathcal{A}(x)=x(10-x).

4. Calculer 𝒜(2)\mathcal{A}(2), 𝒜(5)\mathcal{A}(5) et 𝒜(4)\mathcal{A}(4).

5. Recopier et compléter le tableau de valeurs suivant, puis conjecturer la valeur de xx pour laquelle l'aire est maximale. Quelle est alors la nature du rectangle ?

x0,511,522,533,544,55𝒜(x)\begin{array}{|c||c|c|c|c|c|c|c|c|c|c|} \hline x & 0{,}5 & 1 & 1{,}5 & 2 & 2{,}5 & 3 & 3{,}5 & 4 & 4{,}5 & 5 \\ \hline \mathcal{A}(x) & & & & & & & & & & \\ \hline \end{array}
Corrigé

1. Une largeur est une longueur strictement positive, donc x>0x>0. De plus le demi-périmètre vaut 1010 cm, donc largeur ++ longueur =10=10 : la longueur vaut 10−x10-x. Comme la largeur ne dépasse pas la longueur, x⩽10−xx\leqslant 10-x, c'est-à-dire 2x⩽102x\leqslant 10, soit x⩽5x\leqslant 5. x∈]0 ;5]\boxed{x\in\left]0\,;5\right]}

2. longueur=10−x\boxed{\text{longueur}=10-x}

3. L'aire d'un rectangle est le produit de sa longueur par sa largeur : 𝒜(x)=x(10−x)\boxed{\mathcal{A}(x)=x(10-x)}

4. 𝒜(2)=2×8=16;𝒜(5)=5×5=25;𝒜(4)=4×6=24\mathcal{A}(2)=2\times 8=\boxed{16} \qquad ; \qquad \mathcal{A}(5)=5\times 5=\boxed{25} \qquad ; \qquad \mathcal{A}(4)=4\times 6=\boxed{24}

5.

x0,511,522,533,544,55𝒜(x)4,75912,751618,752122,752424,7525\begin{array}{|c||c|c|c|c|c|c|c|c|c|c|} \hline x & 0{,}5 & 1 & 1{,}5 & 2 & 2{,}5 & 3 & 3{,}5 & 4 & 4{,}5 & 5 \\ \hline \mathcal{A}(x) & 4{,}75 & 9 & 12{,}75 & 16 & 18{,}75 & 21 & 22{,}75 & 24 & 24{,}75 & 25 \\ \hline \end{array}

Les valeurs augmentent régulièrement jusqu'à la dernière colonne : L’aire semble maximale pour x=5, et vaut alors 25 cm2\boxed{\text{L'aire semble maximale pour } x=5, \text{ et vaut alors } 25 \text{ cm}^{2}} La largeur vaut alors 55 cm et la longueur 10−5=510-5=5 cm : le rectangle d’aire maximale est un carreˊ de coˆteˊ 5 cm\boxed{\text{le rectangle d'aire maximale est un carré de côté } 5 \text{ cm}}

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