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S Antilles-Guyane semptembre 2016
Exercice 4 Candidats ayant suivi l'enseignement de spécialité 5 pointsParmi les ordinateurs d'un parc informatique, 60 % présentent des failles de sécurité. Afin de pailler ce problè-
me, on demande à un technicien d'intervenir chaque jour pour traiter les défaillances.On estime que chaque jour, il remet en état 7 % des ordinateurs défaillants, tandis que de nouvelles failles appa-
raissent chez 3 % des ordinateurs sains. On suppose de plus que le nombre d'ordinateurs est constant sur la pé-
riode étudiée.Pour tout entier naturel n, on note an la proportion d'ordinateurs sains de ce parc informatique au bout de n
jours d'intervention, et bn la proportion d'ordinateurs défaillants au bout de n jours.Ainsi a0=0,4 et b0=0,6.
Partie A
1. Décrire la situation précédente à l'aide d'un graphe ou d'un arbre pondéré.
2. Déterminer a1 et b1.
3. Pour tout entier naturel n, exprimer an+1 et
bn+1 en fonction de an et bn.4. Soit la matrice A=
(0,970,070,030,93). On pose Xn=(an
bn).4.a. Justifier que pour tout entier naturel n, Xn+1=AXn.
4.b. Montrer par récurrence, que pour tout entier naturel n, Xn=AnX0
4.c. Calculer, à l'aide de la calculatrice, X30. En donner une interprétation concrète.
(Les coefficients seront arrondis au millième.)Partie B
1. On pose D=
(0,9000,9) et B=(0,07
0,03).
1.a. Justifier que, pour tout entier naturel n,
an+1+bn+1=11.b. Montrer que pour tout entier naturel n, Xn+1=DXn+B.2. On pose, pour tout entier naturel n,
Yn=Xn-10B2.a. Montrer que pour entier naturel n, Yn+1=DYn2.b. On admet que pour tout entier naturel n,
Yn=DnY0 En déduire que pour tout entier n,Xn=Dn(X0-10B)+10B.
2.c. Donner l'expression de Dn puis en déduire an+1 et
bn+1 en fonction de n.3. Selon cette étude, que peut -on dire de la proportion d'ordinateurs défaillants sur le long terme ?
S Antilles-Guyane semptembre 2016
CORRECTION
Partie A
1.a. On se propose de construire un graphe probabiliste.
On choisit au hasard un ordinateur dans le parc informatique.On considère 2 états : S et ̄S.
S : " l'ordinateur choisi est sain »
̄S : " l'ordinateur choisi présente des failles de sécurité »Chaque jour le technicien remet en état 7 % des ordinateurs défaillants donc le poids de l'arête
̄SS est égal
à 0,07 et 93 % des ordinateurs défaillants restent défaillants donc le poids de l'arête ̄S̄S est égal à 0,93.
Chaque jour 3 % des ordinateurs sains deviennent défaillants donc le poids de l'arêteS̄S est égal à 0,03 et
97 % des ordinateurs sains restent sains donc le poids de l'arête SSest égal à 0,97.
On obtient le graphe probabiliste suivant :
1.b. On propose de construire un arbre pondéré.
Pour tout entier naturel n, on note :
Sn : " l'ordinateur choisi est sain au bout de n jours d'intervention » Sn+1 : " l'ordinteur choisi est sain au bout de (n+1) jours d'intervention »̄Sn : " l'ordinateur choisi présente des défaillances de sécurité au bout de n jours d'intervention »
̄Sn+1 : " l'ordinateur choisi présente des défaillances de sécurité au bout de (n+1) jours d'intervention ».
P(Sn)=an
P(Sn+1)=an+1
P(̄Sn)=bn P(̄Sn+1)=bn+1 Chaque jour le technicien remet en état 7 % des orinateurs défaillants donc P̄Sn(Sn+1)=0,07
etP̄Sn
(̄Sn+1)=1-0,07=0,93 Chaque jour 3 % des ordinateurs sains présentent des défaillances donc
PSn (̄Sn+1)=0,03 et PSn (Sn+1)=1-0,03=0,972. Pour n=0 En utilisant la formule des probabilités totales ou l'arbre pondéré :P(S1)=P(S0)×PS0
(S1)+P(̄S0)×P̄S0S Antilles-Guyane semptembre 2016
a1=a0×0,97+b0×0,07=0,4×0,97+0,6×0,07=0,388+0,042= 0,43P(̄S1)=P(S0)×PS0
(̄S1)+P(̄S0)×P̄S0 (̄S1) b1=a0×0,03+b0×0,93=0,4×0,03+0,8×0,93=0,012+0,558= 0,573. En utilisant la formule des probabilités totales ou l'arbre pondéré
an+1=an×0,97+bn×0,07=0,97an+0,07bnP(̄Sn+1)=P(Sn)×PSn
(̄Sn+1)+P(̄Sn)×P̄Sn (̄Sn+1) bn+1=an×0,03+bn×0,93=0,03an+0,93bn4. A= (0,970,070,030,93) et Xn=(an
bn) (Dans cet exercice on utilise les matrices colonnes).4.a. Pour tout entier naturel n
AXn=(0,970,07
0,030,93)(an
bn)=(0,97an+0,07bn0,03an+0,93bn)=(an+1
bn+1)=Xn+1 doncXn+1=AXn4.b. On veut démontrer en utilisant un raisonnement par récurrence que pour tout entier naturel n,
Xn=AnX0 Initialisation
Pour n=0, on convient que
A0=I=(10
01) donc A0X0=X0.
La propriété est vérifiée pour n=0.
Héréditité
Pour démontrer que la propriété est héréditare pour tout entier naturel n, on suppose que
Xn=AnX0 et on
doit démontrer que Xn+1=An+1X0.Or Xn+1=AXn=A(AnX0)=(AAn)X0=Xn+1X0
Conclusion
Le principe de récurrence nous permet de conclure que pour tout entier naturel n : Xn=AnX05.c. En utilisant la calculatrice, on obtient : A30=
(0,7130,670,2870,33) et X30=A30X0=(0,687
0,313) Au bout de 30 jours, il y aura dans le parc informatique 68,7 % d'ordinateurs sains.
Partie B
1. On pose
D=(0,90
00,9) et B=(0,07
0,03)1.a. Pour tout entier naturel n
an+1=P(Sn+1) et bn+1=P(̄Sn+1)=1-an+1 donc an+1+bn+1=11.b. Pour tout entier naturel n
DXn+B=
(0,9000,9)(an
bn)+(0,070,03)=(0,9an+0,07
0,9bn+0,03) Or an+1=0,97an+0,07bn et bn=1-an
an+1=0,97an+0,07(1-an)=0,97an+0,07-0,007an=0,9an+0,07 bn+1=0,03an+0,93bn et an=1-bnConclusion
S Antilles-Guyane semptembre 2016
DXn+B=(an+1
bn+1)=Xn+12. Pour tout entier naturel n, on pose :Yn=Xn-10B2.a. Pour tout entier naturel n
Yn=Xn-10B=(an
bn)-10(0,070,03)=(an-0,7
bn-0,3) Yn+1= (an+1-0,7 bn+1-0,3)=(0,9an+0,07-0,70,9bn+0,03-0,3)=(0,9an-0,63
0,9bn-0,27)
DYn=(0,90
00,9)(an-0,7
bn-0,3)=(0,9an-0,9×0,70,9bn-0,9×0,3)=(0,9an-0,63
0,9bn-027)=Yn+1 Conclusion
Yn+1=DYn2.b. On admet que pour tot entier naturel n, Yn=DnY0 Or Yn=Xn-10B donc Xn=Yn+10B et Y0=X0-10B On obtient Yn=Dn(X0-10B)+10B2.c. Pour tout entier naturel n Dn=
(0,9n000,9n) (on peut facilement vérifier de résultat par récurrence
X0-10B=(a0-0,7
b0-0,3)=(0,4-0,70,6-0,3)=(-0,3
0,3) Xn+1=Dn+1(X0-10B)+10B
(an+1 bn+1)=(0,9n+100,9n+10)(-0,3
0,3)+(0,7
0,3) {an+1=-0,3×0,9n+1+0,7 bn+1=0,3×0,9n+1+0,33. 0 < 0,9 <1 donc limn→+∞0,9n+1= 0 et limn→+∞bn+1= 0,3
Pour n grand (à long terme) la proportion d'ordinateurs d éfaillants sera voisine de 30 %.quotesdbs_dbs20.pdfusesText_26[PDF] bac s antilles guyane septembre 2015 maths
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