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Devoir surveillé n°3 — Semestre 2 — 2ème Bac PC et SVT (2 h)

2ème année Bac · Sciences Physiques & SVT · S2 · Devoirs surveillés · فرض مصحح — الثانية باكالوريا
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Durée : 2 heures. Barème sur 20. Géométrie dans l'espace, probabilités.

Exercice 1 (10 pts)

Dans un repère orthonormé direct, \(A(1\,;0\,;1)\), \(B(2\,;1\,;0)\), \(C(0\,;1\,;2)\) et la sphère \((S) : x^2 + y^2 + z^2 - 2x - 4z + 1 = 0\).

  1. Montrer que \((S)\) a pour centre \(\Omega(1\,;0\,;2)\) et pour rayon \(2\).
  2. Calculer \(\overrightarrow{AB}\wedge\overrightarrow{AC}\) et en déduire une équation du plan \((ABC)\).
  3. Calculer la distance de \(\Omega\) au plan \((ABC)\). Conclure sur la position de \((S)\) et du plan.
Correction
  1. \((x - 1)^2 + y^2 + (z - 2)^2 = 1 + 4 - 1 = 4\) : centre \((1\,;0\,;2)\), rayon \(2\).
  2. \(\overrightarrow{AB}(1\,;1\,;-1)\), \(\overrightarrow{AC}(-1\,;1\,;1)\) : \(\overrightarrow{AB}\wedge\overrightarrow{AC} = (1\times1 - (-1)\times1\,;(-1)\times(-1) - 1\times1\,;1\times1 - 1\times(-1)) = (2\,;0\,;2)\). Plan : \(2x + 2z + d = 0\) avec \(A\) : \(d = -4\), soit \(x + z - 2 = 0\).
  3. \(d(\Omega, (ABC)) = \frac{|1 + 2 - 2|}{\sqrt2} = \frac{\sqrt2}{2} < 2\) : le plan coupe la sphère suivant un cercle de rayon \(\sqrt{4 - \frac12} = \sqrt{\frac72}\).

Exercice 2 (10 pts)

Une urne contient \(4\) boules rouges et \(6\) boules noires. On tire simultanément \(3\) boules.

  1. Calculer la probabilité d'obtenir \(3\) boules rouges.
  2. Calculer la probabilité d'obtenir au moins une boule noire.
  3. Soit \(X\) le nombre de boules rouges tirées. Déterminer la loi de \(X\) et son espérance.
Correction

\(\text{card}(\Omega) = C_{10}^3 = 120\).

  1. \(\frac{C_4^3}{120} = \frac{4}{120} = \frac{1}{30}\).
  2. \(1 - \frac1{30} = \frac{29}{30}\).
  3. \(P(X = 0) = \frac{C_6^3}{120} = \frac{20}{120}\) ; \(P(X = 1) = \frac{4\times15}{120} = \frac{60}{120}\) ; \(P(X = 2) = \frac{6\times6}{120} = \frac{36}{120}\) ; \(P(X = 3) = \frac{4}{120}\). \(E(X) = \frac{60 + 72 + 12}{120} = \frac{144}{120} = 1{,}2\).
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