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Le coût moyen unitaire le plus bas

Énoncé

Un artisan fabrique des coques de smartphone personnalisées. Pour qq coques produites (avec q>0q > 0), le coût total de production, en euros, est C(q)=q2+20q+900C(q) = q^2 + 20q + 900. On appelle coût moyen unitaire la fonction CM(q)=C(q)qC_M(q) = \frac{C(q)}{q}, c'est-à-dire le coût d'une coque en moyenne. Déterminer la quantité qq qui rend ce coût moyen minimal, puis calculer ce coût moyen minimal.
Besoin d'un coup de pouce ?
  1. Commence par écrire CM(q)=q2+20q+900qC_M(q) = \frac{q^2 + 20q + 900}{q} en séparant la fraction terme par terme : chaque morceau du numérateur se divise par qq.
  2. Tu dois obtenir un terme en qq, une constante, et un terme inverse en 1q\frac{1}{q}. Rappelle-toi que la dérivée de 1q\frac{1}{q} est −1q2-\frac{1}{q^2}, donc la dérivée de 900q\frac{900}{q} est −900q2-\frac{900}{q^2}.
  3. Résous CM′(q)=0C_M'(q) = 0, soit 1−900q2=01 - \frac{900}{q^2} = 0 : cela donne q2=900q^2 = 900. Comme q>0q > 0, garde la solution positive.

Mode élève : cherche d'abord par toi-même (les coups de pouce sont là pour t'aider), puis passe en vue « Corrigé » pour vérifier.

Voir le corrigé détaillé
  1. 1. Exprimer le coût moyen

    Le coût moyen est le coût total divisé par le nombre de coques : CM(q)=C(q)q=q2+20q+900q.C_M(q) = \frac{C(q)}{q} = \frac{q^2 + 20q + 900}{q}. On divise chaque terme du numérateur par qq : CM(q)=q2q+20qq+900q=q+20+900q.C_M(q) = \frac{q^2}{q} + \frac{20q}{q} + \frac{900}{q} = q + 20 + \frac{900}{q}.
  2. 2. Repérer la fonction inverse

    On reconnaît trois morceaux : un terme qq, une constante 2020, et un terme inverse 900q\frac{900}{q} (les frais fixes de 900900 € répartis sur qq coques). C'est ce dernier terme qui fait baisser le coût moyen quand on produit plus.
  3. 3. Dériver le coût moyen

    On dérive terme par terme. La dérivée de qq est 11, celle de la constante 2020 est 00, et celle de 900q\frac{900}{q} est 900×(−1q2)=−900q2.900 \times \left(-\frac{1}{q^2}\right) = -\frac{900}{q^2}. Donc CM′(q)=1−900q2.C_M'(q) = 1 - \frac{900}{q^2}.
  4. 4. Résoudre la dérivée égale zéro

    On cherche où la dérivée s'annule : 1−900q2=01 - \frac{900}{q^2} = 0, donc 900q2=1\frac{900}{q^2} = 1, ce qui donne q2=900.q^2 = 900. Comme q>0q > 0, on prend la racine positive : q=900=30q = \sqrt{900} = 30 coques.
  5. 5. Vérifier que c'est un minimum

    On teste le signe de CM′(q)C_M'(q) autour de 3030. Pour q=20q = 20 : CM′(20)=1−900400=1−2,25=−1,25<0C_M'(20) = 1 - \frac{900}{400} = 1 - 2{,}25 = -1{,}25 < 0 (décroissante). Pour q=40q = 40 : CM′(40)=1−9001600=1−0,5625=0,4375>0C_M'(40) = 1 - \frac{900}{1600} = 1 - 0{,}5625 = 0{,}4375 > 0 (croissante). La fonction passe de décroissante à croissante en q=30q = 30 : c'est bien un minimum.
  6. 6. Calculer le coût moyen minimal

    On remplace qq par 3030 : CM(30)=30+20+90030=30+20+30=80C_M(30) = 30 + 20 + \frac{900}{30} = 30 + 20 + 30 = 80 €. Le coût moyen est minimal pour 30 coques produites : chaque coque revient alors à 80 € en moyenne.
Réponse finale
CM(q)=q+20+900q ;CM′(q)=1−900q2=0⇒q2=900⇒q=30 coques ;CM(30)=80 euros (minimum)C_M(q) = q + 20 + \frac{900}{q} \ ;\quad C_M'(q) = 1 - \frac{900}{q^2} = 0 \Rightarrow q^2 = 900 \Rightarrow q = 30 \ \text{coques} \ ;\quad C_M(30) = 80 \ \text{euros (minimum)}

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