>Sujet 1Fonction trigonométrique, question avec prise d’initiative1 heure
France métropolitaine, juin 2016
Géométrie dans le plan
Trigonométrie
Exercice
5 ptsLors d’un match de rugby, un joueur doit transformer un essai qui a été marqué au point E (voir figure ci-dessous) situé à l’extérieur du segment [AB].
La transformation consiste à taper le ballon par un coup de pied depuis un point T que le joueur a le droit de choisir n’importe où sur le segment [EM] perpendiculaire à la droite (AB), sauf en E. La transformation est réussie si le ballon passe entre les poteaux repérés par les points A et B sur la figure.
Pour maximiser ses chances de réussite, le joueur tente de déterminer la position du point T qui rend l’angle le plus grand possible.
Le but de cet exercice est donc de rechercher s’il existe une position du point T sur le segment [EM] pour laquelle l’angle est maximum et, si c’est le cas, de déterminer une valeur approchée de cet angle.
Dans toute la suite, on note x la longueur ET, qu’on cherche à déterminer.
Les dimensions du terrain sont les suivantes :
EM = 50 m, EA = 25 m et AB = 5,6 m.
On note α la mesure en radian de l’angle , β la mesure en radian de l’angle et γ la mesure en radian de l’angle .
1 En utilisant les triangles rectangles ETA et ETB, ainsi que les longueurs fournies, exprimer tan α et tan β en fonction de x.
La fonction tangente est définie sur l’intervalle par :
. 1 pt
2 Montrer que la fonction tan est strictement croissante sur l’intervalle . 1 pt
3 L’angle admet une mesure γ appartenant à l’intervalle , résultat admis ici, que l’on peut observer sur la figure.
On admet que, pour tous réels a et b de l’intervalle :
.
Montrer que 1 pt
4 L’angle est maximum lorsque sa mesure γ est maximale. Montrer que cela correspond à un minimum sur l’intervalle ]0 ; 50] de la fonction f définie par :
.
Montrer qu’il existe une unique valeur de x pour laquelle l’angle est maximum et déterminer cette valeur de x au mètre près, ainsi qu’une mesure de l’angle à 0,01 radian près. 2 pts
Remarque : sur un terrain, un joueur de rugby ne se soucie pas d’une telle précision.
Voir le corrigé
ou aux acheteurs de livres ABC du Bac