Outils : Classe virtuelle CNED et Kahoot Nature : (auto-évaluation
Objectifs pédagogiques : Séance de remédiation sur la résolution d'équations – niveau. 2nde. Voie : générale et technologique.
SYSTEMES DEQUATIONS
Yvan Monka – Académie de Strasbourg – www.maths-et-tiques.fr. SYSTEMES D'EQUATIONS. I. Méthodes de résolution. Exercices conseillés.
Utiliser linverse dune matrice pour résoudre un système d
En déduire l'expression de kL en fonction de L. Solution: Le système d'équations précédent s'écrit sous forme matricielle : AX = B avec : A =.
Première S - Equations cartésiennes dune droite
Réponse : Les points A et B appartiennent à la droite d donc le vecteur est un vecteur directeur de cette droite. (10 – 5 ; 23 – 13) soit (5 ; 10) en
fondmath1.pdf
pas résoudre certaines équations comme x +5 = 3. Il fallut alors introduire un ensemble agrandi du précédent que l'on appellera entiers relatifs (par
TD électronique MP-PC-PSI-PT
afin de vous permettre de vous aiguiller dans la résolution d'un exercice et Pour obtenir l'équation différentielle liant la tension d'entrée e.
Programme denseignement optionnel de mathématiques
notamment de calcul (mental ou réfléchi numérique ou littéral). Elle est menée conjointement avec la résolution de problèmes motivants et substantiels
Série statistique à deux variables A
Déter- miner une équation de la droite sous la forme. (on prendra pour m et p des valeurs arrondies à 2 décimales). Âge. 36. 42. 48. 54. 60. 66. Tension. 12.
Programme de spécialité de mathématiques de terminale générale
- Résolution par la méthode d'Euler de y' = ƒ de y' = ay + b. • Calcul intégral. La définition de l'intégrale s'appuie sur la notion intuitive d'aire
CNED - FORMATION CPGE
- 1 -TRAVAUX DIRIGES
D'ELECTRONIQUE
MP/MP*
PC/PC*
PSI/PSI*
PT/PT*
Ce TD comporte deux séries d"exercices :
1) Des exercices d"applications directes du cours
2) Des exercices d"entrainement à l"écrit des concours (issus des annales X-ENS, Mines-
Ponts, Centrale-Supélec et CCP)
Dans la première série vous trouverez, pour chacune des parties " composition en fréquenced"un signal périodique », " filtres linéaires », " oscillateurs quasi-sinusoïdaux » et
" amplificateur opérationnel en régime saturé » donnant :Conseils
Méthodes Erreurs à éviterA Indications
afin de vous permettre de vous aiguiller dans la résolution d"un exercice et d"acquérir les bons
réflexes pour aborder une situation nouvelle.CNED - FORMATION CPGE
- 2 -Sommaire
1ère série :
Remarques générales pour la composition en fréquence d"un signal périodique ......... page 3
Exercice 1 : Signal obtenu avec un multiplieur ................................................. page 5
Exercice 2 : Décomposition d"un signal carré ................................................... page 6
Remarques générales pour les filtres linéaires ................................................... page 7
Exercice 3 : Utilisation d"un multiplieur pour la mesure de déphasage .................... page 10
Exercice 4 : Filtre de Rauch ......................................................................page 12
Remarques générales pour les oscillateurs quasi-sinusoïdaux ............................... page 15
Exercice 5 : Oscillateur à résistance négative ................................................. page 16
Exercice 6 : Oscillateur à pont de Wien ........................................................ page 18
Remarques générales pour l"amplificateur opérationnel en régime saturé ................... page 20
Exercice 7 : Allumage automatique des réverbères .......................................... page 21
Exercice 8 : Réalisation d"un GBF sommaire ................................................ page 23
2ème série :
Exercice 9 : Décomposition d"un signal modulé en amplitude ............................. page 26
Exercice 10 : Signal généré par un intégrateur ................................................ page 27
Exercice 11 : Signal redressé par diode ........................................................ page 29
Exercice 12 : Analyse des composantes fréquentielles d"un signal sonore ................ page 31Exercice 13 : Démodulation d"un signal modulé en amplitude ............................. page 33
Exercice 14 : Montage intégrateur à amplificateur opérationnel ............................ page 35
Exercice 15 : Principe d"une montre à quartz ................................................. page 37
Exercice 16 : Détection de véhicule ............................................................ page 39
Exercice 17 : Sonde thermique ................................................................. page 43
Exercice 18 : Interrupteur commandé pour éolienne ........................................ page 45
CNED - FORMATION CPGE
- 3 -1ère série : exercices d'applications directes du cours
◊◊◊◊ Remarques générales pour la composition en fréquence d"un signal
périodiqueConseils :
· Regarder si le signal à étudier est composé de termes sunusoïdaux ou s"il est
périodique non sinusoïdal (de type créneau, triangle, ...). · Dans tout le TD on garde les même notations, à savoir : pour une décomposition de la forme [ ]01( ) cos( ) sin( )n n
ns t a a n t b n tw w = + +∑ les coefficients se calculent à l"aide des intégrales suivantes : 0 01( ) T a s t dtT=∫ 02( )cos( )
T n a s t n t dtTw=∫ 02( )sin( )
T n b s t n t dtTw=∫ On écrira aussi la décomposition sous la forme : 01( ) cos( )n n
ns t c c n tw j = + +∑, ou bien 01( ) sin( )n n
ns t c c n tw j Méthodes : · Pour déterminer le spectre d"un signal possédant un nombre fini de termes : Lorsque le signal que l"on veut analyser est composé d"une multiplication de termessinusoïdaux, on linéarise en utilisant la trigonométrie, on obtient l"expression du
signal comme somme de termes sinusoïdaux, c"est-à-dire la décomposition deFourier du signal.
Il faut connaître les formules de trigonométrie qui permettent de linéariser. · Pour déterminer le spectre d"un signal possédant un nombre infini de termes : Lorsque le signal que l"on veut analyser est périodique et n"est pas composé de termes sinusoïdaux, on applique le théorème de Fourier et on calcule les coefficientsà l"aide du calcul intégral.
Erreur à éviter : · Si la décomposition contient des termes en cosinus et sinus relatifs à une même fréquence il ne faut pas ajouter les deux composantes dans le spectre mais écrire un seul terme : cos sin cos( )A a B a C aj+ = + avec 2 2C A B= + et arctanBCNED - FORMATION CPGE
- 4 -· Un déphasage ne modifie pas le spectre.
A Indications :
· Les formules trigonométriques permettant de transformer un produit en somme sont les suivantes : ( )1sin cos sin( ) sin( )2a b a b a b= + + - ( )1cos cos cos( ) cos( )2a b a b a b= - + + ( )1sin sin cos( ) cos( )2a b a b a b= - - + · La décomposition de Fourier d"un signal sinusoïdal ( ) sins t a tw= est lui-même. · Si un terme de la décomposition possède un coefficient négatif, son amplitude dans le spectre est l"opposé de ce coefficient.· Parité du signal :
si ( )s t est paire, alors 0nb= pour tout n; si ( )s t est impaire, alors 0na= pour tout n. · Dans le calcul des coefficients de Fourier na pas oublier les relations suivantes pour simplifier l"écriture :2Tw p=
cos(2 ) 1np= cos( ) ( 1)nnp= - sin(2 ) sin( ) 0n np p= =CNED - FORMATION CPGE
- 5 - ◊◊◊◊ Exercice 1 : Signal obtenu avec un multiplieur Dans le montage ci-dessous, on dispose d"un multiplieur analogique, qui transforme lessignaux d"entrée 1( )v t et 2( )v t en un signal de sortie ( )s t tel que 1 2( ) ( ) ( )s t k v t v t= × × où k est
une constante. On choisit 1 1( ) cos( )v t V tw= et 2 2( ) sin( )v t V tw j= + Déterminer le graphe du spectre de Fourier du signal de sortie ( )s t du multiplieur.Solution
Le signal de sortie
( )s t du multiplieur s"écrit 1 2( ) cos( )sin( )s t kVV t tw w j= +, ou encore1 21( ) (sin(2 ) sin( ))2s t kVV tw j j= + +.
On en déduit que le signal
( )s t est composé de deux signaux : une composante continue d"amplitude1 21sin2kVVj et une harmonique de rang 2 : 1 21sin(2 )2kVV tw j+ , de pulsation
2w et d"amplitude 1 21
2kVV (pas de terme fondamental).
Les coefficients
ncs"écrivent : 0 1 21sin2c kVVj= et 2 1 212c kVV=.
On remarque que
0 2c c< car sin 1j<.
Le spectre de Fourier du signal
( )s t est le suivant :1( )v t
2( )v t( )s t
amplitude pulsation 2w"R0CNED - FORMATION CPGE
- 6 - ◊◊◊◊ Exercice 2 : Décomposition d"un signal carré Le montage suivant, appelé multivibrateur astable, fonctionne avec un amplificateuropérationnel idéal en régime saturé (de tension de saturation satV), génère en sortie un signal
rectangulaire d"amplitude satV et de période 1 Déterminer le graphe du spectre de Fourier du signal sv pour 15 VsatV= (on calculera l"amplitude des quatre premiers termes).Solution
Le signal
sv est impair, alors 0na= pour tout n, la valeur moyenne 0a est nulle aussi.Calculons les coefficients
nb : /20 0 /22 2sin( ) sin( ) ( )sin( )
T T T n s sat sat T soit2cos( /2) 1 cos( ) cos( /2)sat
nVn T n T n TbT n nw w w Or2Tw p=, donc cos( ) 1n Tw= et cos( /2) cos( ) ( 1)nn T nw p= = - , on obtient alors
2(1 ( 1) )nsat
nVb np= - - . Si n est pair 0nb= , et si n est impair 4sat nVbnp=.On peut écrire
041( ) sin((2 1) )2 1
sat s pVv t p tpwpLes coefficients
nc s"écrivent : 2(1 ( 1) )nsat nVc np= - -. Avec15 VsatV=, on obtient : 119,1Vc= , 36,4 Vc= , 53,8 Vc= , 72,7 Vc=.
Le spectre de Fourier du signal rectangulaire est le suivant : sv R C 1R 2R sv 0 t satV T 2 T nc3w5w7www0
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- 7 - ◊◊◊◊ Remarques générales pour les filtres linéairesConseils :
· La fonction de transfert d"un filtre
( )Hw peut s"obtenir avec tous les " grandsthéorèmes » : loi des mailles, loi des noeuds, loi de Pouillet, théorème de Thévenin,
théorème de Norton, théorème de superposition, loi des noeuds en terme de potentiel : tout est bon ! · Dans la pratique on utilisera le plus souvent le diviseur de tension ou le théorème de Millman. · On utilisera systématiquement la notation complexe qui permet d"éliminer la variable temporelle, l"aspect mathématique se réduit au calcul du module et de l"argument d"un nombre complexe, puis à une étude éventuelle d"une fonction de w. · Ecrire la fonction de transfert en fonction d"une variable adimensionnée 0 xw w= (pulsation réduite) où0w est une grandeur caractéristique du système homogène à
l"inverse d"un temps, par exemple : 1 RC, RL ou 1
LC. · Notations : la fonction de transfert se met sous la forme jH Gej= où G H= est le gain du filtre et argHj= est la phase. Méthodes : · Pour déterminer rapidement la nature du filtre :On regarde la valeur de la tension de sortie
( )sv t en considérant les deux arguments suivants : - un condensateur se comporte : en basse fréquence comme un interrupteur ouvert, en haute fréquence comme un fil ; - une bobine se comporte : en basse fréquence comme un fil, en haute fréquence comme un interrupteur ouvert.Puis on compare les valeurs de
sv à basse et haute fréquence et on donne la nature du filtre : passe bas, passe haut, passe bande ou coupe bande. · Pour déterminer le diagramme de Bode pour le gain : On chercher à tracer les asymptotes en basse et haute fréquence de la courbe (log )dBG x où 20logdBG H=. Pour (log )dBG x on cherche les limites sans négliger tous les termes, de manière à obtenir une relation de la forme (log ) log dBG x a x b= + (c"est-à-dire une équation de droite !).CNED - FORMATION CPGE
- 8 - · Pour déterminer le diagramme de Bode pour la phase : On chercher à tracer les asymptotes en basse et haute fréquence de la courbe (log )xj. Pour (log )xj les valeur limites ne dépendent pas de logx et valent le plus souvent :0, p±, ou 2
p±.j est le plus souvent exprimé à partir de la fonction arctan, pour connaître le
domaine de variation de j il est nécessaire de connaître le signe de cosj et de sinj. · Pour déterminer la bande passante d"un filtre :On cherche la ou les fréquences de coupure
cw qui vérifient max( )2 cGGw=.Ou bien on cherche les
cw telles que max( ) 3dB c dBG Gw= -. · Pour reconnaître le caractère dérivateur ou intégrateur d"un filtre : On regarde dans une bande de fréquence (BF ou HF) si la fonction de transfert est proportionnelle à jw : comportement dérivateur ou à 1 jw : comportement intégrateur. Dans les deux cas on observe une pente de20 /décadedB± dans le
diagramme de Bode. · Pour obtenir l"équation différentielle liant la tension d"entrée ev à la tension de sortie sv à partir de la fonction de transfert :La fonction de transfert s"écrit
s evP jHv Q j w w= = où P et Q sont deux polynômes.L"équation différentielle s"obtient avec
()()s eQ j v P j vw w= en utilisant dvj vdtw®et 2 22( )d vj vdtw®.
· Pour obtenir l"effet d"un filtre sur un signal périodique :quotesdbs_dbs46.pdfusesText_46[PDF] la résolution de problème du premier degré
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