3

Exercice 3

Amérique du Sud • Jour 1 • 13 novembre 2025

Connectez-vous pour suivre vos progrès

Aide

Exercice 3

On étudie la concentration dans le sang d'un médicament ingéré pour la première fois.

Soit $t$ le temps, en heures, écoulé depuis l'ingestion. La concentration, en gramme par litre de sang, est modélisée par une fonction $f$ définie sur $[0~;~+\infty[$.

Partie A : lectures graphiques

  1. Donner le temps écoulé entre l'ingestion et l'instant où la concentration est maximale.
  2. Donner l'ensemble des solutions de l'inéquation $f(t)\geqslant1$.
  3. Donner la convexité de $f$ sur $[0~;~8]$.

Partie B : détermination de la fonction $f$

On considère l'équation différentielle :

$$y'+y=5e^{-t}.$$
  1. Résoudre l'équation différentielle $y'+y=0$.
  2. Soit $u(t)=ate^{-t}$. Déterminer $a$ pour que $u$ soit solution de $(E)$.
  3. En déduire l'ensemble des solutions de $(E)$.
  4. Comme la personne n'a pas pris ce médicament auparavant, on admet que $f(0)=0$. Déterminer l'expression de $f$.

Partie C : étude de $f$

On admet que $f(t)=5te^{-t}$.

  1. Déterminer la limite de $f$ en $+\infty$ et interpréter ce résultat.
  2. Étudier les variations de $f$ sur $[0~;~+\infty[$ puis dresser son tableau de variation complet.
  3. Démontrer qu'il existe deux réels $t_1$ et $t_2$ tels que $f(t_1)=f(t_2)=1$. Donner une valeur approchée à $10^{-2}$ de ces réels.
  4. Pour une concentration supérieure ou égale à $1$ g/L, il y a un risque de somnolence. Quelle est la durée du risque ?

Partie D : concentration moyenne

La concentration moyenne durant la première heure est :

$$T_m=\int_0^1f(t)\,\mathrm dt.$$

Calculer cette concentration moyenne. Donner la valeur exacte puis une valeur approchée à $0,01$ près.

Concepts abordés

Chapitres principaux

Primitives et équations différentielles
Calcul intégral

Notions détaillées

Fonction exponentielle Valeur moyenne d'une fonction Étude de fonctions Algorithme Python Équations différentielles

Amérique du Sud 13 novembre 2025 J1