Baccalauréat juin 2005 MATHÉMATIQUES Série ES

sujet : liban

indications pour l'exercice 2 : candidats ayant suivi l'enseignement de spécialité

Dans l'espace muni d'un repère orthonormal (O;𝚤,𝚥,k), on désigne par 𝒮 l'ensemble des points M(x;y;z) de l'espace tel que z=3xy. On dit 𝒮 est la surface d'équation z=3xy.

Une courbe de niveau de cote z0 est l'intersection d'un plan d'équation z=z0, parallèle au plan (xOy) avec la surface 𝒮. On définit de façon identique une courbe de niveau d'abscisse x0 et une courbe de niveau d'ordonnée y0.

  1. Soient les courbes de niveau d'abscisse 1, d'abscisse 32 et d'abscisse 2.

    Tracer les projections orthogonales de ces courbes de niveau dans le plan (yOz) sur la figure 1 du document réponse.

    Une courbe de niveau d'abscisse x0 est l'intersection d'un plan d'équation x=x0, parallèle au plan (yOz) avec la surface 𝒮.

    Dans le plan (yOz) une équation de la forme z=ay+b, est l'équation d'une droite.

    1. Quelle est la nature des courbes de niveau d'abscisse constante?

      Soit a un réel. Les coordonnées des points de la courbe de niveau d'abscisse constante a vérifient: {x=az=3xy.

    2. Montrer que les courbes de niveau de cote constante non nulle sont des hyperboles.

      Soit k un réel non nul. Les coordonnées des points de la courbe de niveau cote constante k vérifient: {z=kz=3xy.

  2. Sur la figure 2 sont représentées trois courbes 𝒞1, 𝒞2 et 𝒞3 représentant les projections orthogonales dans le plan (xOy) de trois courbes de niveau de cote constante k.

    courbes de niveau de cote constante : L'illustration svg n'est pas visible par votre navigateur.

    Figure 2

    Préciser, en le justifiant, la valeur de k associée à chaque courbe.

    Utiliser les coordonnées des points qui figurent sur les trois courbes.

  3. Le point A' représenté sur la courbe 𝒞2 de la figure 2 est la projection orthogonale dans le plan (xOy) d'un point A(x;y;z), de la surface 𝒮.

    1. Déterminer les coordonnées du point A dans le repère (O;𝚤,𝚥,k).

      Le point A' est un point la courbe 𝒞2, projection orthogonale dans le plan (xOy) de la courbe de niveau de cote 6 d'où ...

    2. Préciser les coordonnées du point A'', projeté orthogonal de A dans le plan (yOz), puis placer ce point A'' sur la figure 1.

  4. Soit 𝒫 le plan d'équation 3x+6y-z-6=0.

    1. Montrer que le point A appartient au plan 𝒫.

      Montrer que les coordonnées du point A vérifient l'équation du plan 𝒫.

    2. Montrer que le plan 𝒫 contient la courbe de niveau d'abscisse 2 ...

      Soit M(2;y;z) avec z=6y un point de la courbe de niveau d'abscisse 2.

    3. Démontrer que l'intersection de la surface 𝒮 et du plan 𝒫 est la réunion de deux droites: la courbe de niveau d'abscisse 2 et une autre droite que l'on déterminera par un système d'équations cartésiennes.
      On pourra utiliser la factorisation x+2y-xy-2=(x-2)(1-y).

      Dire que M(x;y;z) est un point de l'intersection de la surface 𝒮 et du plan 𝒫 équivaut à : {z=3xy3x+6y-z-6=0.


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