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L'aire maximale d'un parking rectangulaire

Énoncé

Un commerce veut clôturer un parking rectangulaire avec 4040 m de barrière (le périmètre total est donc de 4040 m). On note xx la longueur d'un côté, en mètres.
1. Justifier que l'autre côté mesure 20−x20 - x, puis montrer que l'aire du parking est A(x)=x(20−x)A(x) = x(20 - x).
2. Compléter un tableau de valeurs de AA pour x=0,4,8,10,12,16,20x = 0, 4, 8, 10, 12, 16, 20, puis tracer la courbe de AA.
3. Déterminer graphiquement la valeur de xx qui rend l'aire maximale, et donner cette aire maximale.
Besoin d'un coup de pouce ?
  1. Le périmètre d'un rectangle vaut 2×(longueur+largeur)2 \times (\text{longueur} + \text{largeur}). Ici il vaut 4040, donc longueur + largeur =20= 20 : si un côté mesure xx, l'autre mesure 20−x20 - x.
  2. L'aire d'un rectangle est le produit de ses deux côtés : A(x)=x×(20−x)A(x) = x \times (20 - x). Calcule par exemple A(8)=8×(20−8)A(8) = 8 \times (20 - 8) pour t'entraîner.
  3. La courbe de AA est une parabole tournée vers le bas (une colline). L'aire maximale se lit au sommet, c'est-à-dire au point le plus haut de la courbe : repère son abscisse xx et sa hauteur.

Mode élève : cherche d'abord par toi-même (les coups de pouce sont là pour t'aider), puis passe en vue « Corrigé » pour vérifier.

Voir le corrigé détaillé
  1. 1. Exprimer le second côté

    Le périmètre d'un rectangle est 2×(longueur+largeur)=402 \times (\text{longueur} + \text{largeur}) = 40 m. On en déduit que longueur + largeur =402=20= \frac{40}{2} = 20 m. Si un côté mesure xx, alors l'autre mesure 20−x20 - x (la somme des deux côtés vaut bien 2020).
  2. 2. Établir l'expression de l'aire

    L'aire d'un rectangle est le produit de ses deux côtés. Avec un côté xx et l'autre 20−x20 - x, on obtient A(x)=x×(20−x)A(x) = x \times (20 - x), c'est-à-dire A(x)=x(20−x)A(x) = x(20 - x), exprimée en mètres carrés.
  3. 3. Dresser le tableau de valeurs

    On calcule l'aire pour chaque valeur, par exemple A(8)=8×(20−8)=8×12=96A(8) = 8 \times (20 - 8) = 8 \times 12 = 96 et A(10)=10×(20−10)=10×10=100A(10) = 10 \times (20 - 10) = 10 \times 10 = 100.
    xx (m)0044881010121216162020
    A(x)A(x) (m2^2)00646496961001009696646400
  4. 4. Tracer la courbe

    On place les points (0 ;0)(0\,;0), (4 ;64)(4\,;64), (8 ;96)(8\,;96), (10 ;100)(10\,;100), (12 ;96)(12\,;96), (16 ;64)(16\,;64), (20 ;0)(20\,;0) et on les relie par une courbe régulière. On obtient une parabole tournée vers le bas (une colline) : elle monte, atteint un sommet, puis redescend. On remarque la symétrie : A(8)=A(12)=96A(8) = A(12) = 96 de part et d'autre du milieu.
  5. 5. Lire le maximum au sommet

    L'aire maximale correspond au point le plus haut de la courbe, son sommet. On lit son abscisse x=10x = 10 et sa hauteur 100100. On en déduit que l'aire est maximale lorsque x=10x = 10 m, c'est-à-dire quand le parking est un carré de côté 1010 m (puisque l'autre côté vaut 20−10=1020 - 10 = 10 m). L'aire maximale est de 100100 m2^2, obtenue pour un parking carré de 1010 m de côté.
Réponse finale
A(x)=x(20−x) ; maximum pour x=10 m ; Amax=100 m2 (parking carreˊ)A(x) = x(20 - x) \ ; \ \text{maximum pour } x = 10 \ \text{m} \ ; \ A_{max} = 100 \ \text{m}^2 \ \text{(parking carré)}

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