Maths ...

Problèmes de l'année 2018-2019

Problème n ° 39

L'étudiant pressé, le corrigé
Enoncé du problème n° 39

Un étudiant se rend tous les jours à la fac en vélo. Il fait le trajet à 20 km/h de moyenne. À quelle vitesse doit-il aller au retour pour que sa vitesse moyenne sur l’aller-retour soit de 40 km/h?

Correction du problème n° 39

Illustrons le problème :

etudiant presse solution

Si on nomme :

  • \(d\) la distance séparant la maison de la faculté,
  • \(v_1\) la vitesse durant le trajet Maison \(\rightarrow\) Faculté
  • \(t_1\) le temps pour faire le trajet Maison \(\rightarrow\) Faculté
  • \(v_2\) la vitesse durant le trajet  Faculté\(\rightarrow\) Maison
  • \(t_2\) le temps pour faire le trajet  Faculté\(\rightarrow\) Maison
  • \(v_{\text{Moyen}}\) la vitesse moyenne durant le trajet  Maison \(\rightarrow\)Faculté\(\rightarrow\) Maison

On a \(v_1 =20\)

On veut que \(v_{\text{Moyen}}=40\) 

On a \(v_1=\dfrac{d}{t_1}\) , \(v_2=\dfrac{d}{t_2}\) et \(v_{\text{Moyen}}=\dfrac{2d}{t_1+t_2}\)

Comme \(v_1=\dfrac{d}{t_1}\), on déduit \(t_1=\dfrac{d}{v_1}\) ; de même \(t_2=\dfrac{d}{v_2}\) 

$$v_{\text{Moyen}}=\dfrac{2d}{t_1+t_2}= \dfrac{2d}{\dfrac{d}{v_1}+\dfrac{d}{v_2}}= \dfrac{2}{\dfrac{1}{v_1}+\dfrac{1}{v_2}}$$

On déduit donc $$\dfrac{v_{\text{Moyen}}}{2}= \dfrac{1}{\dfrac{1}{v_1}+\dfrac{1}{v_2}}$$

Soit en prenant les inverses :

$$\dfrac{2}{v_{\text{Moyen}}}= \dfrac{1}{v_1}+\dfrac{1}{v_2}$$

Si on reprend les données du problème, on obtient :

$$\dfrac{2}{40}= \dfrac{1}{20}+\dfrac{1}{v_2} \iff  \dfrac{1}{v_2}= 0$$

Ce qui n'est pas possible !

 

 

 

Luc Giraud

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