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Rêves Vision
Terminale STI2D

Estimer une aire par la méthode des rectangles (débit d'eau)

Énoncé

Tu remplis une grande piscine avec une pompe. Le débit DD (en litres par minute) n'est pas constant : la pompe monte progressivement en puissance. On relève le débit toutes les minutes pendant 55 minutes :

| tt (min) | 00 | 11 | 22 | 33 | 44 | 55 |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| DD (L/min) | 00 | 1010 | 1818 | 2424 | 2828 | 3030 |

Le volume d'eau ajouté entre 00 et 55 min est l'aire sous la courbe du débit. On ne connaît pas la formule de DD : estime ce volume par la méthode des rectangles, en donnant une valeur par défaut, une valeur par excès, puis une estimation finale.

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. Choisir la largeur des rectangles

    Les mesures sont espacées d'une minute, on prend donc des rectangles de largeur 11 min. Il y a 55 tranches : [0;1][0\,;1], [1;2][1\,;2], [2;3][2\,;3], [3;4][3\,;4] et [4;5][4\,;5]. L'aire d'un rectangle vaut largeur ×\times hauteur, soit ici 1×D1 \times D, et donne un volume en litres.
  2. 2. Rectangles de gauche (valeur par défaut)

    Le débit est croissant, donc en prenant sur chaque tranche la hauteur du bord gauche on sous-estime l'aire. On additionne D(0)D(0), D(1)D(1), D(2)D(2), D(3)D(3), D(4)D(4) : Vgauche=1×(0+10+18+24+28)=80V_{\text{gauche}} = 1 \times (0 + 10 + 18 + 24 + 28) = 80 L.
  3. 3. Rectangles de droite (valeur par excès)

    En prenant cette fois la hauteur du bord droit de chaque tranche, on surestime l'aire. On additionne D(1)D(1), D(2)D(2), D(3)D(3), D(4)D(4), D(5)D(5) : Vdroite=1×(10+18+24+28+30)=110V_{\text{droite}} = 1 \times (10 + 18 + 24 + 28 + 30) = 110 L.
  4. 4. Encadrer et estimer

    Le vrai volume VV est compris entre les deux : 80 LV110 L80 \text{ L} \leqslant V \leqslant 110 \text{ L}. Une bonne estimation est la moyenne des deux encadrements : V80+1102=95V \approx \frac{80 + 110}{2} = 95 L. Le volume ajouté entre 00 et 55 min vaut environ 9595 litres (compris entre 8080 et 110110 litres).
Réponse finale
80 LV110 LdoncV95 L80 \ \text{L} \leqslant V \leqslant 110 \ \text{L} \quad \text{donc} \quad V \approx 95 \ \text{L}

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