Terminale STI2D
Réglage optimal d'une machine d'atelier
Énoncé
Dans un atelier, le gain de productivité (en unités arbitraires) obtenu en réglant la vitesse d'une machine (en milliers de tours par minute, avec ) est modélisé par . On veut trouver le réglage qui rend ce gain maximal. a) Calculer la dérivée et la mettre sous la forme d'une seule fraction. b) Étudier le signe de sur et en déduire les variations de . c) En déduire la vitesse qui maximise le gain et la valeur de ce gain maximal (on donne ).
Besoin d'un coup de pouce ?
- Pour dériver, rappelle-toi que la dérivée de est et que la dérivée de est . Pour réunir en une fraction, mets tout sur le dénominateur commun .
- Sur le dénominateur est toujours strictement positif : le signe de est donc celui du numérateur . Résous , puis regarde de part et d'autre.
- La fonction croît tant que puis décroît : elle atteint donc son maximum exactement à la valeur de qui annule . Reporte ensuite cette valeur dans pour obtenir le gain maximal.
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
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1. a) Calculer la dérivée
La fonction est dérivable sur . On dérive terme par terme : la dérivée de est , et la dérivée de est . Donc . -
2. a) Réunir en une seule fraction
On réduit au même dénominateur : . -
3. b) Étudier le signe de la dérivée
Sur , le dénominateur est strictement positif, donc le signe de est celui du numérateur . On résout , soit , donc . D'après le signe d'une fonction affine de coefficient (négatif), est positif pour et négatif pour . -
4. b) En déduire les variations
On en déduit : sur donc est strictement croissante sur cet intervalle ; sur donc est strictement décroissante. La fonction admet donc un maximum en . -
5. c) Calculer le gain maximal
Le gain maximal est atteint pour , c'est-à-dire une vitesse de tours par minute. On calcule . On remplace : . Le gain de productivité est maximal pour une vitesse de 25 000 tours par minute, et vaut environ 111 unités.
Réponse finale
Ta progression