Annales Bac · Spécialité mathématiques › 2026
2026Bac spé maths · Métropole (septembre) · Jour 1
Épreuve écrite de spécialité mathématiques, série générale · 8 septembre 2026
Exercice 1 (5 pts)
Dans cet exercice, les résultats seront arrondis à \(10^{-1}\) près.
Les parties A, B et C sont indépendantes les unes des autres et peuvent donc être traitées séparément.
Partie A
On s'intéresse au respect des délais de livraison de colis à domicile dans une agglomération. Une étude a permis d'établir que :
lorsque le livreur est expérimenté, le délai de livraison est respecté pour 95 % des colis ;
lorsque le livreur est débutant, le délai de livraison est respecté pour 75 % des colis.
Dans une entreprise qui emploie ses propres livreurs parmi lesquels 60 % sont expérimentés et les autres sont débutants, on s'intéresse à une livraison choisie au hasard.
On note :
\(E\) l'évènement : « la livraison est effectuée par un livreur expérimenté » ;
\(R\) l'évènement : « le délai de livraison est respecté ».
Calculer \(P(E \cap R)\).
On pourra s'appuyer sur un arbre de probabilité.
Justifier que \(P(R) = 0{,}87\).
Interpréter ce résultat dans le contexte de l'exercice.
Sachant qu'un colis a été livré en respectant les délais de livraison, quelle est la probabilité qu'il ait été livré par un livreur expérimenté ?
Partie B
Dans le but d'améliorer le service livraison, l'entreprise analyse un échantillon de 200 livraisons prises au hasard parmi celles effectuées par un livreur expérimenté sur une période donnée.
On rappelle que la probabilité qu'un livreur expérimenté respecte les délais de livraison est 95 %.
On suppose que le nombre de colis est assez important pour que l'on puisse assimiler le choix de cet échantillon à des tirages successifs avec remise.
On note \(X\) la variable aléatoire égale au nombre de colis livrés en respectant les délais de livraison parmi les livraisons de cet échantillon.
Justifier que la variable aléatoire suit une loi binomiale dont on précisera les paramètres.
L'évènement « tous les colis ont été livrés en respectant les délais de livraison » est-il un événement impossible ? Justifier.
Donner \(P(X \geqslant 190)\) puis interpréter ce résultat dans le contexte de l'exercice.
Partie C
Deux zones géographiques sont desservies sans que les livraisons dans l'une n'aient d'incidence sur celles dans l'autre :
en zone A, les délais de livraison sont respectés dans 85 % des cas ;
en zone B, les délais de livraison sont respectés dans 90 % des cas.
L'entreprise observe 120 livraisons effectuées en zone A et 80 livraisons effectuées en zone B.
On note :
\(X_A\) la variable aléatoire comptabilisant le nombre de colis livrés respectant les délais de livraison en zone A ;
\(X_B\) la variable aléatoire comptabilisant le nombre de colis livrés respectant les délais de livraison en zone B ;
\(S = X_A + X_B\) la variable aléatoire donnant le nombre total de colis livrés respectant les délais de livraison.
On admet que \(X_A\) suit une loi binomiale \(\mathcal{B}(120~;~0{,}85)\) et que \(X_B\) suit une loi binomiale \(\mathcal{B}(80~;~0{,}90)\)
Calculer l'espérance et la variance des variables \(X_A\) et \(X_B\).
Calculer \(E(S)\).
Quelle condition permet d'affirmer que \(V(S) = 22{,}5\) ?
À l'aide d'une inégalité de Bienaymé-Tchebychev, minorer \(P(S \in [165~;~183])\) et interpréter le résultat.
Voir le corrigé de l'exercice 1
Partie A
On représente la situation à l'aide d'un arbre de probabilité

On a : \(P(E \cap R) = P(E) \times P_E(R) = 0{,}60 \times 0{,}95 = 0{,}57\).
\(E\) et \(\overline{E}\) forment une partition de l'univers donc d'après la formule des probabilités totales, on a
\(\begin{aligned}[t] P(R) &= P(E \cap R) + P\big(\overline{E} \cap R\big)\\ & = 0{,}57 + 0{,}40 \times 0{,}75\\ & = 0{,}57 + 0{,}30\\ & = 0{,}87 \end{aligned}\)
Cela signifie que dans cette entreprise, 87 % des livraisons respectent le délai de livraison.
On cherche \(P_R(E)\) : \(P_R(E) = \dfrac{P(E \cap R)}{P(R)} = \dfrac{0{,}57}{0{,}87} = \dfrac{19}{29} \approx 0{,}655\).
Partie B
On considère l'expérience aléatoire « choisir une livraison effectuée par un livreur expérimenté ». C'est une épreuve de Bernoulli dont le succès est l'évènement « le délai est respecté ». La probabilité du succès est \(p = 0{,}95\).
On répète cette expérience \(n=200\) fois de manière identique et indépendante (tirages assimilés à des tirages avec remise) donc la variable aléatoire \(X\) qui compte le nombre de succès suit la loi binomiale de paramètres \(n=200\) et \(p=0{,}95\).
L'évènement « tous les délais sont respectés » est l'évènement \(\{X=200\}\).
\(P(X=200) = \dbinom{200}{200} \times 0{,}95^{200} \times 0{,}05^0 = 0{,}95^{200} \approx 3{,}5\times 10^{-5}\).
On a donc \(P(X=200) > 0\) : l'évènement n'est pas impossible, il est seulement très peu probable (sa probabilité arrondie à \(10^{-3}\) est égale à 0,000).
\(P(X \geqslant 190) = 1 - P(X \leqslant 189)\).
La calculatrice donne \(P(X \geqslant 190) \approx 0{,}583\). Cela signifie que la probabilité qu'au moins 190 des 200 colis de l'échantillon soient livrés dans les délais est d'environ 58,3 %.
Partie C
\(X_A\) suit la loi binomiale de paramètres \(n=120\) et \(p=0{,}85\) donc :
\(E(X_A) = 120 \times 0{,}85 = 102\) et \(V(X_A) = 120 \times 0{,}85 \times 0{,}15 = 15{,}3\).
\(X_B\) suit la loi binomiale de paramètres \(n=80\) et \(p=0{,}90\) donc :
\(E(X_B) = 80 \times 0{,}90 = 72\) et \(V(X_B) = 80 \times 0{,}90 \times 0{,}10 = 7{,}2\).
Par linéarité de l'espérance : \(E(S) = E(X_A) + E(X_B) = 102 + 72 = 174\).
Si les variables aléatoires \(X_A\) et \(X_B\) sont indépendantes, alors la variance de leur somme est la somme de leurs variances :
\(V(S) = V(X_A) + V(X_B) = 15{,}3 + 7{,}2 = 22{,}5\).
C'est donc l'indépendance de \(X_A\) et \(X_B\) qui permet d'affirmer que \(V(S) = 22{,}5\) ; elle est assurée ici par l'énoncé (les livraisons d'une zone n'ont pas d'incidence sur celles de l'autre).
L'intervalle \([165~;~183]\) est centré sur \(E(S) = 174\) : \(S \in [165~;~183] \iff \big\vert S - 174 \big\vert \leqslant 9\).
Comme \(S\) ne prend que des valeurs entières, cela équivaut à \(\big\vert S - 174 \big\vert < 10\).
D'après l'inégalité de Bienaymé-Tchebychev, pour tout \(a > 0\), on a : \(P\big(\vert S - E(S) \vert \geqslant a\big) \leqslant \dfrac{V(S)}{a^2}\).
En l'appliquant pour \(a = 10\), on obtient : \(P\big(\vert S - 174 \vert \geqslant 10\big) \leqslant \dfrac{22{,}5}{10^2}\) soit \(P\big(\vert S - 174 \vert \geqslant 10\big) \leqslant 0{,}225\).
En passant à l'évènement contraire :
\(P\big(S \in [165~;~183]\big) = P\big(\vert S - 174 \vert < 10\big) = 1 - P\big(\vert S - 174 \vert \geqslant 10\big) \geqslant 1 - 0{,}225\).
On peut donc conclure : \(P\big(S \in [165~;~183]\big) \geqslant 0{,}775\).
La probabilité que le nombre total de colis livrés dans les délais soit compris entre 165 et 183 est au moins de 77,5 %.
Attention, piège :Attention au choix de \(a\) dans l’inégalité de Bienaymé-Tchebychev. Ici \(S\in[165~;~183]\) équivaut à \(\lvert S-174\rvert\leqslant 9\). Comme \(S\) est une variable aléatoire entière, l’événement contraire est \(\lvert S-174\rvert > 9\), c’est-à-dire \(\lvert S-174\rvert \geqslant 10\). Il ne faut donc pas écrire \(P(\lvert S-174\rvert\leqslant 9)=1-P(\lvert S-174\rvert\geqslant 9)\) ; on applique l’inégalité avec \(a=10\).
Exercice 2 (5 pts)
Partie A
Soit \(f\) la fonction définie sur \(]-3~;~+\infty[\) par :
\[f() = \dfrac{2x}{x + 3}.\]On admet que \(f\) est dérivable sur \(]-3~;~+\infty[\).
Vérifier, en détaillant les calculs, que pour tout réel \(x\) de \(]-3~;~+\infty[,\: f'(x) = \dfrac{6}{(x + 3)^2}\).
En déduire que \(f\) est croissante sur \(]-3~;~+\infty[\).
Soit \((u_n)\) la suite définie par \(u_0 = 1\) et pour tout entier naturel \(n\) par \(u_{n+1} = f(u_n)\).
Démontrer, par récurrence, que pour tout entier \(n\), on a : \(0 \leqslant u_{n+1} \leqslant u_n \leqslant 1.\)
En déduire que \((u_n)\) est convergente.
Partie B
On admet que pour tout entier naturel \(n,\:u_n \ne 0\).
On note \((v_n)\) et \((w_n)\) les suites définies pour tout entier naturel \(n\) par :
\[v_n = \dfrac{1}{u_n} \quad et \quad w_n = v_n + 1.\]Vérifier que, pour tout entier naturel \(n\), \(v_{n+1} = \dfrac32 v_n + \dfrac12\).
Démontrer que \((w_n)\) est une suite géométrique dont on précisera les paramètres.
En déduire que, pour tout entier naturel \(n\),
\[u_n = \dfrac{1}{2\left(\frac32\right)^n - 1}\]Déterminer la limite de la suite \((u_n)\).
Recopier et compléter le script suivant de telle sorte que la fonction seuil() renvoie le plus petit entier \(n\) tel que \(u_n\) soit inférieur ou égal à \(10^{-3}\).
1 def seuil(): 2 n = 0 3 u = 1 4 while … : 5 n = n + 1 6 u = … 7 return … Quelle est la valeur renvoyée par la fonction
seuil()?
Voir le corrigé de l'exercice 2
Partie A
La fonction \(f\) est dérivable sur \(]-3 ; +\infty[\) comme quotient de fonctions dérivables dont le dénominateur ne s'annule pas sur cet intervalle.
On a, pour tout réel \(x > -3\) : \(f'(x) = \dfrac{2(x+3) - 2x \times 1}{(x+3)^2} = \dfrac{2x + 6 - 2x}{(x+3)^2} = \dfrac{6}{(x+3)^2}\).
Pour tout \(x > -3\), \((x+3)^2 > 0\) donc \(f'(x) > 0\).
La fonction \(f\) est donc strictement croissante sur \(]-3 ; +\infty[\).
Initialisation. Pour \(n=0\), on a \(u_0 = 1\) et \(u_1 = f(1) = \dfrac{2}{4} = 0{,}5\).
On vérifie que \(0 \leqslant 0{,}5 \leqslant 1 \leqslant 1\) donc la propriété est vraie au rang 0.
Hérédité. Soit \(n\) un entier naturel, on suppose que la propriété est vraie pour cet entier \(n\), c'est-à-dire que \(0 \leqslant u_{n+1} \leqslant u_n \leqslant 1\). Il faut démontrer que \(0 \leqslant u_{n+2} \leqslant u_{n+1} \leqslant 1\).
Les nombres \(0\), \(u_{n+1}\), \(u_n\) et \(1\) appartiennent à \([0 ; 1] \subset\, ]-3 ; +\infty[\), intervalle sur lequel la fonction \(f\) est croissante.
D'après l'hypothèse de récurrence, et puisque \(f\) est croissante sur \([0 ; 1]\) :
\(\begin{aligned}[t] 0 \leqslant u_{n+1} \leqslant u_n \leqslant 1 & \Longrightarrow f(0) \leqslant f(u_{n+1}) \leqslant f(u_n) \leqslant f(1)\\ & \Longrightarrow 0 \leqslant u_{n+2} \leqslant u_{n+1} \leqslant 0{,}5 \end{aligned}\)
Comme \(0{,}5 \leqslant 1\), on a bien \(0 \leqslant u_{n+2} \leqslant u_{n+1} \leqslant 1\).
Ainsi la propriété est héréditaire.
Conclusion. La propriété est vraie au rang 0 et est héréditaire donc elle est vraie pour tout entier naturel \(n\).
On a donc pour tout \(n \in \mathbb{N}\), \(0 \leqslant u_{n+1} \leqslant u_n \leqslant 1\).
D'après la question précédente, la suite \((u_n)\) est décroissante (\(u_{n+1} \leqslant u_n\)) et minorée par 0 : on en déduit, d'après le théorème de convergence monotone, qu'elle est convergente.
Partie B
Pour tout entier naturel \(n\) :
\(v_{n+1} = \dfrac{1}{u_{n+1}} = \dfrac{u_n + 3}{2u_n} = \dfrac{u_n}{2u_n} + \dfrac{3}{2u_n} = \dfrac12 + \dfrac32 \times \dfrac{1}{u_n} = \dfrac32 v_n + \dfrac12\).
Pour tout entier naturel \(n\) :
\(w_{n+1} = v_{n+1} + 1 = \dfrac32 v_n + \dfrac12 + 1 = \dfrac32 v_n + \dfrac32 = \dfrac32 \big(v_n + 1\big) = \dfrac32 w_n\).
De plus \(w_0 = v_0 + 1 = \dfrac{1}{u_0} + 1 = 2\).
La suite \((w_n)\) est donc géométrique de raison \(q = \dfrac32\) et de premier terme \(w_0 = 2\).
On en déduit que pour tout \(n \in \mathbb{N}\) : \(w_n = w_0 \times q^n = 2 \left(\dfrac32\right)^n\) donc \(v_n = w_n - 1 = 2 \left(\dfrac32\right)^n - 1\).
Comme \(u_n = \dfrac{1}{v_n}\), on obtient, pour tout \(n \in \mathbb{N}\) : \(u_n = \dfrac{1}{2 \left(\frac32\right)^n - 1}\).
On a : \(\dfrac32 > 1\) donc \(\displaystyle \lim_{n \to +\infty} \left(\dfrac32\right)^n = +\infty\) et \(\displaystyle \lim_{n \to +\infty} 2 \left(\dfrac32\right)^n - 1 = +\infty\).
Par limite de l'inverse : \(\displaystyle \lim_{n \to +\infty} u_n = 0\).
La boucle doit tourner tant que \(u_n > 10^{-3}\), et chaque tour calcule le terme suivant avec
\(u_{n+1} = \frac{2u_n}{u_n + 3}\). Voici le script Python complété :def seuil(): n = 0 u = 1 while u > 10**(-3) : n = n + 1 u = 2*u/(u+3) return n
On cherche le plus petit entier \(n\) tel que \(u_n \leqslant 10^{-3}\). Pour tout \(n \in \mathbb{N}\), \(2 \left(\frac32\right)^n - 1 > 0\), donc :
\(\begin{aligned}[t] u_n \leqslant 10^{-3} &\iff \dfrac{1}{2 \left(\frac32\right)^n - 1} \leqslant 10^{-3}\\ & \iff 2 \left(\dfrac32\right)^n - 1 \geqslant 1000\\ & \iff \left(\dfrac32\right)^n \geqslant 500{,}5\\ & \iff n \ln\left(1{,}5\right) \geqslant \ln\left(500{,}5\right)\quad \text{ car la fonction ln est croissante sur } ]0 ; +\infty[\\ & \iff n \geqslant \dfrac{\ln\left(500{,}5\right)}{\ln\left(1{,}5\right)} \quad \text{ car } \ln(1{,}5) > 0 \end{aligned}\)
Or \(\dfrac{\ln\left(500{,}5\right)}{\ln\left(1{,}5\right)} \approx 15{,}3\).
(Vérification : \(u_{15} \approx 1{,}14 \times 10^{-3} > 10^{-3}\) et \(u_{16} \approx 7{,}62 \times 10^{-4} \leqslant 10^{-3}\).)
La fonction
seuil()renvoie donc 16.
Exercice 3 (4 pts)
Pour chacune des affirmations suivantes, indiquer si elle est vraie ou fausse. Chaque réponse doit être justifiée. Une réponse non justifiée ne rapporte aucun point. Les affirmations sont indépendantes.
Pour toutes les questions, l'espace est muni d'un repère orthonormé.
Soit \(\overrightarrow{u}\begin{pmatrix}1\\0\\2\end{pmatrix}\), \(\overrightarrow{v}\begin{pmatrix}0\\1\\3\end{pmatrix}\) et \(\overrightarrow{w}\begin{pmatrix}2\\1\\0\end{pmatrix}\) trois vecteurs de l'espace .
Affirmation 1 : Les vecteurs \(\overrightarrow{u},\overrightarrow{v}\) et \(\overrightarrow{w}\) forment une base de l'espace.
Soit quatre points de l'espace :
A(1 ; 2 ; 3), B(2 ; 0 ; 1), C(0 ; 1 ; 2), D\((0~;~4~;~- 1)\)
On admet que les points A, B et C ne sont pas alignés.
Affirmation 2 : La droite (CD) est orthogonale au plan (ABC).
Soit \(d\) une droite de l'espace dont une représentation paramétrique est :
\[\left\{\begin{array}{l c r} x&=&2t\\ y&=&-2 + 4t\\ z&=&- 2 + t \end{array}\right. \:\:\text{avec}\:\: t \in \mathbb{R}\]Soit \(P_1\) le plan de vecteur normal \(\overrightarrow{n}\begin{pmatrix}1\\-2\\3\end{pmatrix}\) et passant par E\((1~;~1~;~-1)\).
Affirmation 3 : L'intersection de la droite \(d\) et du plan \(P_1\) est le point M\((2~;~2~;~-1)\).
Soit N\((2~;~0~;~-2)\) et H\((1~;~-2~;~0)\) deux points de l'espace.
Soit \(P_2\) le plan d'équation cartésienne \(x + 2y - 2z + 3 = 0\).
Affirmation 4 : La distance de N au plan \(P_2\) est NH.
Voir le corrigé de l'exercice 3
Affirmation 1 :
Les vecteurs \(\overrightarrow{u}\begin{pmatrix} 1 \\ 0 \\ 2 \end{pmatrix}\) et \(\overrightarrow{v}\begin{pmatrix} 0 \\ 1 \\ 3 \end{pmatrix}\) ne sont pas colinéaires (la première coordonnée de \(\overrightarrow{v}\) est nulle, pas celle de \(\overrightarrow{u}\)).
On cherche deux réels \(a\) et \(b\) tels que \(\overrightarrow{w} = a\overrightarrow{u} + b\overrightarrow{v}\) : \(\begin{cases} 2 = a \\ 1 = b \\ 0 = 2a + 3b \end{cases} \iff \begin{cases} a = 2 \\ b = 1 \\ 0 = 7 \end{cases}\)
La dernière ligne est fausse : le vecteur \(\overrightarrow{w}\) n'est pas une combinaison linéaire des vecteurs \(\overrightarrow{u}\) et \(\overrightarrow{v}\). Les trois vecteurs ne sont donc pas coplanaires : ils forment une base de l'espace.
L'affirmation est vraie.
Attention, piège :Dans l’espace, trois vecteurs deux à deux non colinéaires ne forment pas toujours une base : ils peuvent être coplanaires. Pour justifier qu’ils forment une base, il faut prouver qu’ils sont non coplanaires, par exemple que l’un n’est pas combinaison linéaire des deux autres, ou que leur déterminant est non nul.
Affirmation 2 :
On a \(\overrightarrow{\mathrm{CD}} \begin{pmatrix} 0 \\ 3 \\ -3 \end{pmatrix}\), \(\overrightarrow{\mathrm{AB}} \begin{pmatrix} 1 \\ -2 \\ -2 \end{pmatrix}\) et \(\overrightarrow{\mathrm{AC}} \begin{pmatrix} -1 \\ -1 \\ -1 \end{pmatrix}\).
Les points A, B et C n'étant pas alignés, les vecteurs \(\overrightarrow{\mathrm{AB}}\) et \(\overrightarrow{\mathrm{AC}}\) ne sont pas colinéaires donc ils forment une base du plan (ABC).
\(\overrightarrow{\mathrm{CD}} \cdot \overrightarrow{\mathrm{AB}} = 0 \times 1 + 3 \times (-2) + (-3) \times (-2) = 0\) et \(\overrightarrow{\mathrm{CD}} \cdot \overrightarrow{\mathrm{AC}} = 0 \times (-1) + 3 \times (-1) + (-3) \times (-1) = 0\).
Le vecteur \(\overrightarrow{\mathrm{CD}}\) est orthogonal à deux vecteurs formant une base du plan (ABC) donc le vecteur \(\overrightarrow{\mathrm{CD}}\) est normal au plan (ABC) et la droite (CD) est orthogonale au plan (ABC).
L'affirmation est vraie.
Affirmation 3 :
Le vecteur \(\overrightarrow{n} \begin{pmatrix} 1 \\ -2 \\ 3 \end{pmatrix}\) est normal au plan \(P_1\) donc une équation du plan \(P_1\) est de la forme
\[x - 2y + 3z + d = 0\]Le point E\((1~;~1~;~-1)\) appartient au plan \(P_1\) donc on doit avoir \(1 - 2 \times 1 + 3 \times (-1) + d = 0\) soit \(d = 4\).
Ainsi, l'équation \(x - 2y + 3z + 4 = 0\) est une équation cartésienne du plan \(P_1\).
Le point M\((2~;~2~;~-1)\) appartient bien à la droite \(d\) (pour \(t = 1\)), mais :
\(x_{\mathrm{M}} - 2y_{\mathrm{M}} + 3z_{\mathrm{M}} + 4 = 2 - 4 - 3 + 4 = -1 \neq 0\).On en déduit que M n'appartient pas à \(P_1\) : ce n'est donc pas le point d'intersection de \(d\) et \(P_1\).
L'affirmation est fausse.
Affirmation 4 :
La distance du point N au plan \(P_2\) est la distance NH où H est le projeté orthogonal de N sur le plan \(P_2\). Il faut donc vérifier que H appartient à \(P_2\) et que le vecteur \(\overrightarrow{\mathrm{NH}}\) est normal à \(P_2\).
On a \(1 + 2 \times (-2) - 2 \times 0 + 3 = 0\)
Les coordonnées de H vérifient l'équation du plan \(P_2\) donc H appartient à \(P_2\).Le vecteur \(\overrightarrow{n_2} \begin{pmatrix} 1 \\ 2 \\ -2 \end{pmatrix}\) est normal au plan \(P_2\) et \(\overrightarrow{\mathrm{NH}} \begin{pmatrix} -1 \\ -2 \\ 2 \end{pmatrix}\), donc \(\overrightarrow{\mathrm{NH}} = -\overrightarrow{n_2}\) : les vecteurs \(\overrightarrow{\mathrm{NH}}\) et \(\overrightarrow{n_2}\) sont colinéaires et \(\overrightarrow{\mathrm{NH}}\) est normal à \(P_2\).
H est donc le projeté orthogonal de N sur \(P_2\) et la distance de N au plan \(P_2\) est \(\mathrm{NH} = \sqrt{(-1)^2 + (-2)^2 + 2^2} = \sqrt{9} = 3\).
L'affirmation est vraie.
Exercice 4 (6 pts)
On peut traiter indépendamment les parties A et B.
Partie A
On considère l'équation différentielle :
\[(E) :\quad 2 y' + 3y = 8 \mathrm{e}^{- \frac32t}\]où \(y\) est une fonction de la variable \(y\) et elle est définie et dérivable sur \([0~;~+\infty[\).
Résoudre dans l'intervalle \([0~;~+\infty[\) l'équation différentielle
\[(E') :\quad 2y' +3 y = 0.\]Soit \(f\) la fonction dérivable sur \([0~;~+\infty[\), définie par
\[f(t) = 4t\mathrm{e}^{- \frac32t}.\]On admet que cette fonction \(f\) est une solution de l'équation différentielle \((E)\).
On considère une fonction \(g\) définie et dérivable sur \([0~;~+\infty[\).
Démontrer que : « \(g\) est solution de \((E)\) » est équivalent à « \(g - f\) solution de \((E')\) ».
En déduire toutes les solutions de l'équation différentielle \((E)\).
Déterminer toutes les solutions de \((E)\) qui s'annulent en \(0\).
Partie B
Un essai clinique est réalisé auprès de plusieurs patients volontaires afin de valider ou non l'efficacité d'un médicament.
On demande au patient d'avaler le médicament sous la forme d'un comprimé de 1 mg puis on étudie la quantité de ce médicament présente dans le sang au cours du temps.
La quantité de ce médicament en fonction du temps écoulé après la prise du comprimé, en mg, est modélisée par la fonction \(f\) dérivable sur \([0~;~+\infty[\), définie par :
\[f(t) = 4t\mathrm{e}^{- \frac32t},\:\: t\:\: \text{étant exprimé en heures}.\]Déterminer \(\displaystyle\lim_{t \to + \infty}f(t)\).
Interpréter ce résultat dans le contexte de l'exercice.
Vérifier en détaillant les calculs que pour tout réel \(t\) positif, \(f'(t) = (4 - 6t)\mathrm{e}^{- \frac32t}\).
Étudier le signe de la dérivée et en déduire le tableau de variations de la fonction \(f\) sur \([0~;~+\infty[\).
Au bout de combien de temps la quantité de ce médicament présente dans le sang est-elle maximale ?
Démontrer que l'équation \(f(t) = 0{,}5\) admet une unique solution sur [1 ; 3].
Donner un encadrement de cette solution, notée \(\alpha\), à \(10^{-2}\) près.
L'essai clinique sera validé si les deux conditions suivantes sont vérifiées :
Condition 1 : 50 % de la quantité du médicament est éliminée de l'organisme au plus tard 2 heures après la prise du comprimé.
Condition 2 : la quantité moyenne du médicament présente dans le corps du patient entre 1 heure et 3 heures après la prise du comprimé est inférieure à \(0{,}40\) mg.
La condition 1 est-elle réalisée ?
La condition 2 est-elle réalisée ?
Voir le corrigé de l'exercice 4
Partie A
\(2y' + 3y = 0 \iff y' = -\dfrac32 y\).
Les solutions de l'équation \(y' = ay\) sont les fonctions \(t \longmapsto C\mathrm{e}^{at}\), avec \(C \in \mathbb{R}\).
Les solutions de \((E')\) sont donc les fonctions \(t \longmapsto C\mathrm{e}^{-\frac32 t}\), avec \(C \in \mathbb{R}\).
La fonction \(f\) est solution de \((E)\) donc \(2f' + 3f = 8\mathrm{e}^{-\frac32 t}\). Par suite, par linéarité de la dérivation :
\(\begin{aligned}[t] g \text{ solution de } (E) &\iff 2g' + 3g = 8\mathrm{e}^{-\frac32 t}\\ & \iff 2g' + 3g = 2f' + 3f\\ & \iff 2(g - f)' + 3(g - f) = 0\\ & \iff g - f \text{ solution de } (E') \end{aligned}\)
D'après les questions 1 et 2, \(g\) est solution de \((E)\) si et seulement s'il existe un réel \(C\) tel que, pour tout \(t \geqslant 0\), \(g(t) - f(t) = C\mathrm{e}^{-\frac32 t} \iff g(t) = C\mathrm{e}^{-\frac32 t} + f(t) \iff g(t) = C\mathrm{e}^{-\frac32 t} +4t\mathrm{e}^{-\frac{3}{2}t}\)
Les solutions de \((E)\) sont donc les fonctions \(t \longmapsto (4t + C)\mathrm{e}^{-\frac32 t}\), avec \(C \in \mathbb{R}\).
\(g(0) = 0 \iff (4 \times 0 + C)\mathrm{e}^{0} = 0 \iff C = 0\).
Une seule solution de \((E)\) s'annule en 0 : la fonction \(f\) définie par \(f(t) = 4t\mathrm{e}^{-\frac32 t}\).
Partie B
On a : \(\displaystyle \lim_{t \to +\infty} 4t = +\infty\) et \(\displaystyle \lim_{t \to +\infty} \mathrm{e}^{-\frac32 t} = 0\), sous cette forme, on a donc une forme indéterminée.
Mais, pour tout \(t \geqslant 0\), on a : \(f(t) = \dfrac83 \times \dfrac32 t\mathrm{e}^{-\frac32 t} = \dfrac83 X\mathrm{e}^{-X}\) avec \(X = \dfrac32 t\).
\(\displaystyle \lim_{t \to +\infty} \dfrac32 t = +\infty\) et \(\displaystyle \lim_{X \to +\infty} X\mathrm{e}^{-X} = \lim_{X \to +\infty} \dfrac{X}{\mathrm{e}^{X}} = 0\), d'après la propriété des croissances comparées.
On obtient alors, par composition : \(\displaystyle \lim_{t \to +\infty} f(t) = 0\).
À long terme, le médicament est totalement éliminé du sang.
À retenir :Pour tout réel \(k>0\), les croissances comparées donnent \(\displaystyle\lim_{t\to+\infty} t\,\mathrm{e}^{-kt}=0\) (l'exponentielle l'emporte sur \(t\)). Cela permet de lever la forme indéterminée \(+\infty \times 0\).
On a, pour tout \(t \geqslant 0\) : \(f'(t) = 4 \times \mathrm{e}^{-\frac32 t} + 4t \times \left(-\dfrac32 \mathrm{e}^{-\frac32 t}\right) = 4\mathrm{e}^{-\frac32 t} - 6t\mathrm{e}^{-\frac32 t}\).
Soit \(f'(t) = (4 - 6t)\mathrm{e}^{-\frac32 t}\).
Pour tout \(t \geqslant 0\), \(\mathrm{e}^{-\frac32 t} > 0\) donc le signe de \(f'(t)\) est le même que celui de \(4 - 6t\).
Or \(4 - 6t > 0 \iff t < \dfrac23\).
De plus, on a : \(f(0) = 0\) et \(f\left(\dfrac23\right) = 4 \times \dfrac23 \mathrm{e}^{-\frac32 \times \frac23} = \dfrac83 \mathrm{e}^{-1} = \dfrac{8}{3\mathrm{e}} \approx 0{,}981\).
On obtient le tableau de variations

D'après le tableau de variations, la quantité de médicament dans le sang est maximale au bout de \(\dfrac23\) h, soit 40 minutes. Elle vaut alors \(\dfrac{8}{3\mathrm{e}} \approx 0{,}981\) mg.
Sur l'intervalle \([1~;~3]\), inclus dans \(\left[\dfrac23~;~+\infty\right[\), la fonction \(f\) est dérivable donc continue. Elle est strictement décroissante sur cet intervalle.
De plus, on a : \(f(1) = 4\mathrm{e}^{-\frac32} \approx 0{,}893\) et \(f(3) = 12\mathrm{e}^{-\frac92} \approx 0{,}133\), donc \(0{,}5 \in \big[f(3)~;~f(1)\big]\).
Donc d'après le corollaire du théorème des valeurs intermédiaires, l'équation \(f(t) = 0{,}5\) admet une unique solution \(\alpha\) sur \([1 ; 3]\).
La calculatrice permet d'obtenir :
\(f\left(1{,}76\right) \approx 0{,}502\) et \(f\left(1{,}77\right) \approx 0{,}498\) donc \(1{,}76 < \alpha < 1{,}77\).
Condition 1. Le comprimé contient 1 mg : la moitié du médicament est éliminée dès que la quantité présente dans le sang est inférieure ou égale à 0,5 mg.
La fonction \(f\) est décroissante sur \(\left[\dfrac23 ; +\infty\right[\) et \(f(\alpha) = 0{,}5\), donc pour tout \(t \geqslant \alpha\), \(f(t) \leqslant 0{,}5\).
Or \(\alpha < 1{,}77 < 2\) ; en particulier \(f(2) = 8\mathrm{e}^{-3} \approx 0{,}398 < 0{,}5\).
La moitié du médicament est éliminée au bout de \(\alpha \approx 1{,}77\) h, soit moins de 2 heures après la prise : la condition 1 est réalisée.
Condition 2. La quantité moyenne de médicament entre 1 h et 3 h est la valeur moyenne de \(f\) sur \([1 ; 3]\) : \(m = \dfrac{1}{3 - 1} \displaystyle \int_1^3 f(t) \mathrm{\,d}t\).
On pose, pour tout \(t \geqslant 0\), \(u(t) = 4t\) et \(v'(t) = \mathrm{e}^{-\frac32 t}\).
On a alors, pour tout \(t \geqslant 0\) : \(u'(t) = 4\) et on peut choisir \(v(t) = -\dfrac23 \mathrm{e}^{-\frac32 t}\).
Par intégration par parties, on a : \(\begin{aligned}[t] \displaystyle \int_1^3 f(t) \mathrm{\,d}t &= \bigg[ -\dfrac83 t\mathrm{e}^{-\frac32 t} \bigg]_1^3 + \displaystyle \int_1^3 \dfrac83 \mathrm{e}^{-\frac32 t} \mathrm{\,d}t\\ &= \bigg[ -\dfrac83 t\mathrm{e}^{-\frac32 t} - \dfrac{16}{9} \mathrm{e}^{-\frac32 t} \bigg]_1^3\\ &= \bigg[ -\dfrac89 (3t + 2)\mathrm{e}^{-\frac32 t} \bigg]_1^3\\ &= -\dfrac89 \times 11\mathrm{e}^{-\frac92} + \dfrac89 \times 5\mathrm{e}^{-\frac32}\\ &= \dfrac89 \left(5\mathrm{e}^{-\frac32} - 11\mathrm{e}^{-\frac92}\right) \end{aligned}\)
On obtient donc \(m = \dfrac12 \times \dfrac89 \left(5\mathrm{e}^{-\frac32} - 11\mathrm{e}^{-\frac92}\right) = \dfrac49 \left(5\mathrm{e}^{-\frac32} - 11\mathrm{e}^{-\frac92}\right) \approx 0{,}442\).
La quantité moyenne de médicament entre 1 h et 3 h est d'environ 0,442 mg, supérieure à 0,40 mg : la condition 2 n'est pas réalisée.
L'essai clinique n'est donc pas validé.
Les fiches magiques · Terminale spé maths
Le Bac de maths en 40 fiches
- 40 fiches claires et illustrées : tout le cours de spécialité, une notion par page.
- Vidéos méthodes pas à pas, accessibles par QR code sur chaque fiche.
- 15 minutes par jour d'exercices corrigés pour être prêt le jour du Bac.
Au programme du sujet 2026 · Métropole (septembre) · jour 1
Épreuve de spécialité mathématiques du baccalauréat général, session 8 septembre 2026, durée 4 heures, 20 points. Chaque exercice est corrigé en détail, avec les rappels de cours utiles et les pièges à éviter.
- Exercice 1 : probabilités
- Exercice 2 : suites, algorithmique et python, dérivation et convexité
- Exercice 3 : géométrie dans l'espace
- Exercice 4 : équations différentielles, dérivation et convexité, fonction exponentielle




