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Le carbone 14 est un isotope radioactif du carbone employé en archéologie pour dater la matière organique retrouvée lors de fouilles. La formule suivante donne l'âge T, en année, d'un échantillon extrait lors de fouilles archéologiques, en fonction du pourcentage p % de carbone 14 qu'il contient: T = 82641n(10°). T'est donc une fonction de la variable p. 1. Dans quel intervalle / varie p? 2. Démontrer que la fonction T est décroissante sur l'intervalle 1. Interpréter ce résultat. 3. On a décelé 0,5 % de carbone 14 dans un squelette humain qui semble très ancien. a. Estimer l'âge du squelette. Arrondir à la centaine d'années. b. A l'aide des données chronologiques ci-dessous, à quelle espèce d'hommes préhistoriques appartient ce squelette? Australopithèque Homo habilis Homo erectus -1,9 Ma à -300 000 ans | Homme de Néandertal Homo sapiens =5U 0UUdns 4. La datation au carbone 14 a permis d'estimer l'age d'une momie à 2 500 ans. Quel pourcentage de carbone 14 contient-elle encore ? Arrondir à l'unité. 5. Deux crânes A et B ont été trouvés et testés au carbone 14. Le pourcentage de carbone 14 restant dans le crâne A est le double de celui retrouvé dans le crâne B. a. Quel est le crâne le plus ancien ? On pourra utiliser la question 2. b. Quelle est la différence d'âge entre les deux crânes ?

Répondre :

Bonjour, ça m'a pris du temps mais tiens :

1. L'intervalle de variation de \( p \) est \( 0 \leq p \leq 100 \) car le pourcentage de carbone 14 dans un échantillon varie de 0% à 100%.

2. Pour montrer que la fonction \( T \) est décroissante sur l'intervalle [0,100], calculons sa dérivée première par rapport à \( p \):

\[ \frac{dT}{dp} = -82641 \times \ln(10) \times 10^{-p/100} \]

La dérivée est toujours négative pour \( p > 0 \) car \( \ln(10) \) est positif et \( 10^{-p/100} \) est décroissant. Donc la fonction \( T \) est décroissante sur l'intervalle [0,100]. Ce résultat indique que plus le pourcentage de carbone 14 diminue, plus l'âge estimé de l'échantillon augmente.

3.

a. Pour estimer l'âge du squelette humain avec 0,5% de carbone 14, on utilise la formule \( T = 82641 \times \ln(10) \) avec \( p = 0,5 \). En remplaçant \( p \) dans la formule, nous obtenons:

\[ T = 82641 \times \ln(10) \times 10^{-0,5/100} \approx 82641 \times \ln(10) \times 0,995 \]

Environ \( 82641 \times 0,995 \approx 82249 \) ans. Donc, l'âge estimé du squelette humain est d'environ 82200 ans.

b. Vu l'âge estimé, ce squelette appartient probablement à l'espèce Homo sapiens.

4. Pour estimer le pourcentage de carbone 14 restant dans une momie de 2 500 ans, nous utilisons la formule de désintégration radioactive:

\[ T = 82641 \times \ln(10) \times 10^{-p/100} \]

Nous devons résoudre cette équation pour \( p \). En substituant \( T = 2500 \) ans dans l'équation, nous obtenons:

\[ 2500 = 82641 \times \ln(10) \times 10^{-p/100} \]

En isolant \( p \), nous trouvons \( p \approx 77.5 \) %. Donc, la momie contient environ 77.5% de carbone 14 après 2500 ans.

5.

a. Puisque le crâne A contient le double du pourcentage de carbone 14 par rapport au crâne B, cela signifie que le crâne A est plus récent que le crâne B. Donc, le crâne B est le plus ancien.

b. Pour estimer la différence d'âge entre les deux crânes, nous pourrions comparer leurs pourcentages de carbone 14 restant, mais cela ne donne pas une estimation précise de la différence d'âge car la désintégration radioactive n'est pas linéaire. Cependant, nous pouvons dire que le crâne B est plus ancien que le crâne A.