Problème d’optimisation recherche d’un maximum (réf 0570)

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Contenu

Volume d’un parallélépipède rectangle

Dérivée d’un polynôme

Factorisation d’un polynôme de degré 3

Signe de la dérivée, tableau de variation et recherche d’un minimum

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Exercice | temps recommandé entre 5 et 10mn | Niveau 3 difficulté supérieure | séquence 4 du chapitre |
On veut fabriquer des réservoirs fermés en tôle ayant la forme d'un parallélépipède rectangle à base carrée. Le volume de ces réservoirs doit être de 1m$^3$.
Quelles sont les dimensions du réservoir si on veut utiliser le moins de tôle possible?
Etape 1:
Aide

Rappel: 1 litre=1dm$^3$
La base est carrée donc les dimensions du réservoir peuvent être notées $x$ et $h$ (largeur $x$ mètres, longueur $x$ mètres et hauteur $h$ mètres.
Le volume d'un parallélépipède rectangle de dimensions $L$, $l$ et hauteur $h$ est $V=L\times l\times h$
L'aire totale de tôle utilisée est égale à l'aire totale des 6 faces du parallélépipède rectangle

Solution

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Etape 2:
Aide

Le volume est de 1m$^3$
Exprimer alors $h$ en fonction de $x$
En déduire alors l'expression de l'aire totale des faces en fonction de $x$

Solution

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Etape 3:
Rappel cours

Dérivées usuelles

Aide

On pose $f(x)=2x²+\dfrac{4}{x}$ avec $x>0$
Calculer $f'(x)$ puis étudier les variations de $f$

Solution

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Etape 4:
Méthode 1:
Aide

$x^3-1$ est un polynôme de degré 3,il faut chercher une racine puis factoriser pour étudier son signe.

Solution

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Méthode 2:
Aide

On peut étudier les variations de la fonction auxiliaire $g$ définie sur $]0;+\infty[$ par $g(x)=x^3-1$
En utilisant les variations de $g$ et le fait que $g(1)=0$, on peut en déduire ñe signe de $g(x)$

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Conclusion:
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