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Exercice corrigé : Concentration d'un médicament dans le sang

Modéliser par une fonctionÉtudier les variations et la convexitéInterpréter un point d'inflexionDémontrer une inégalité par convexité

On injecte un médicament à un patient. La concentration du médicament dans le sang, en milligrammes par litre (mg/L), $t$ heures après l'injection, est modélisée par la fonction $C$ définie sur $[0\,;10]$ par $$C(t)=4te^{-0{,}5t}.$$

  1. a. Montrer que pour tout $t\in[0\,;10]$, $C'(t)=2(2-t)e^{-0{,}5t}$. b. Dresser le tableau de variations de $C$ sur $[0\,;10]$. À quel instant la concentration est-elle maximale ? Donner cette concentration maximale, arrondie au centième.

  2. a. On admet que $C$ est deux fois dérivable sur $[0\,;10]$. Montrer que $C''(t)=(t-4)e^{-0{,}5t}$. b. Étudier la convexité de $C$ et déterminer les coordonnées du point d'inflexion de sa courbe (valeurs exactes, puis arrondies au centième).

  3. On admet que $C'(t)$ représente la vitesse d'évolution de la concentration à l'instant $t$. Déterminer l'instant où la concentration diminue le plus rapidement et la valeur de cette vitesse, arrondie au centième.

  4. Montrer que pour tout $t\in[0\,;4]$, $C(t)\leqslant 4t$.

Le cours associé

Compléments sur la dérivation, convexité

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