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Exercice 1:
Une dose d'un médicament est injectée dans le sang par une piqûre intraveineuse. On suppose que le
médicament se répartit instantanément dans le sang et que sa concentration initiale dans le sang est
égale à 85 mg.L¹. On admet que le corps élimine chaque heure 25% du médicament. On considère la
suite (C) où С désigne la concentration en mg. L¹ de médicament dans le sang n heures après
l'injection avec n désignant un entier naturel. On a ainsi Co = 85 mg.L¹.
1) Calculer C₁ et C2. Arrondir à 0,01. Interpréter ces deux résultats.
2) Montrer que la suite (C) est une suite géométrique dont on précisera la raison et le premier terme.
3) Exprimer C+1 en fonction de Cn.
En déduire la concentration de médicament dans le sang au bout de 14 heures. Arrondir à 0,01 près.
4) On considère que le médicament n'est plus efficace dès que sa concentration dans le sang est
inférieure à 5% de la concentration initiale.
Au bout de combien de temps, considérera-t-on que ce médicament n'est plus efficace?


Sagot :

1) Pour calculer \(C_1\) et \(C_2\), on utilise la formule de décroissance exponentielle, où \(C_1 = 0,75 \times C_0\) et \(C_2 = 0,75 \times C_1\).
\[
C_1 = 0,75 \times 85 \approx 63,75 \, \text{mg.L}^{-1}
\]
\[
C_2 = 0,75 \times 63,75 \approx 47,81 \, \text{mg.L}^{-1}
\]
Ces résultats indiquent une diminution de la concentration de médicament dans le sang au fil du temps.

2) Pour montrer que la suite (C) est une suite géométrique, on vérifie si le rapport entre deux termes consécutifs est constant. Ici, le rapport est \(0,75\), donc la raison de la suite est \(0,75\).

3) On exprime \(C_{n+1}\) en fonction de \(C_n\) en utilisant la relation de suite géométrique \(C_{n+1} = 0,75 \times C_n\).

Au bout de 14 heures (\(n = 14\)):
\[
C_{14} = 0,75^{14} \times C_0 \approx 7,21 \, \text{mg.L}^{-1}
\]

4) On cherche le temps \(n\) pour lequel \(C_n\) est inférieur à 5% de \(C_0\). On résout l'inéquation \(0,75^n \times C_0 < 0,05 \times C_0\). En simplifiant, on obtient \(0,75^n < 0,05\).

En utilisant des logarithmes, on trouve \(n \approx 17,09\). Donc, au bout d'environ 18 heures, on considérera que le médicament n'est plus efficace.
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