Applications de la dérivation

Exercices types : 11ère partie - Exercice 2

10 min
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Soit la fonction ff définie sur R\mathbb{R} par f(x)=ax2+bx+cf\left(x\right)=ax^2+bx+c avec a,ba,b et cc trois réels.
On sait que la courbe Cf\mathscr{C_f} passe par les points E(0;4)E\left(0;4\right) et H(1;5)H\left(1;5\right) .
De plus, on sait que f(2)=7f'\left(2\right)=7 .
Question 1

Déterminer les trois réels a,ba,b et cc .

Correction
L'information la courbe Cf\mathscr{C_f} passe par le point E(0;4)E\left(0;4\right) signifie que l'image de 00 par ff est égale à 44. On peut alors écrire que : f(0)=4f\left(0\right)=4
L'information la courbe Cf\mathscr{C_f} passe par le point H(1;5)H\left(1;5\right) signifie que l'image de 11 par ff est égale à 44. On peut alors écrire que : f(1)=5f\left(1\right)=5
Dans un premier temps :
f(0)=4f\left(0\right)=4 équivaut à :
a×02+b×0+c=4a\times 0^2+b\times 0+c=4
Ainsi :
c=4c=4

Dans un deuxième temps :
f(1)=5f\left(1\right)=5 équivaut à :
a×12+b×1+c=5a\times 1^2+b\times 1+c=5
a+b+c=5a+b+c=5 . Or nous savons que c=4c=4
a+b+4=5a+b+4=5
a+b=54a+b=5-4
Ainsi :
a+b=1a+b=1

Dans un troisième temps :
Pour utiliser l'hypothèse que f(2)=7f'\left(2\right)=7, il nous faut tout d'abord calculer la dérivée de la fonction f(x)=ax2+bx+cf\left(x\right)=ax^2+bx+c.
On a alors : f(x)=2ax+bf'\left(x\right)=2ax+b
Comme f(2)=7f'\left(2\right)=7 alors :
2a×2+b=72a\times 2+b=7
Ainsi :
4a+b=74a+b=7

Il nous faut donc résoudre le système deux équations à deux inconnues suivant :
{a+b=14a+b=7\left\{ \begin{array}{ccc}a+b & = & 1 \\ 4a+b & = & 7 \end{array}\right.
On utilise la méthode par substitution :
{a=1b4a+b=7\left\{ \begin{array}{ccc}{\color{blue}{a}} & = & {\color{blue}{1-b}} \\ 4{\color{blue}{a}}+b & = & 7 \end{array}\right.
{a=1b4×(1b)+b=7\left\{ \begin{array}{ccc}{\color{blue}{a}} & = & {\color{blue}{1-b}}\\ 4\times \left({\color{blue}{1-b}}\right)+b & = & 7 \end{array}\right.
{a=1b44b+b=7\left\{ \begin{array}{ccc}a & = & 1-b \\ 4-4b+b & = & 7 \end{array}\right.
{a=1b43b=7\left\{ \begin{array}{ccc}a & = & 1-b \\ 4-3b & = & 7 \end{array}\right.
{a=1b3b=74\left\{ \begin{array}{ccc}a & = & 1-b \\ -3b & = & 7-4 \end{array}\right.
{a=1b3b=3\left\{ \begin{array}{ccc}a & = & 1-b \\ -3b & = & 3 \end{array}\right.
{a=1bb=33\left\{ \begin{array}{ccc}a & = & 1-b \\ b & = & -\frac{3}{3} \end{array}\right.
{a=1bb=1\left\{ \begin{array}{ccc}a & = & 1-b \\ b & = & -1 \end{array}\right.
{a=1(1)b=1\left\{ \begin{array}{ccc}a & = & 1-\left(-1\right)\\ b & = & -1 \end{array}\right.
Finalement :
{a=2b=1\left\{ \begin{array}{ccc}a & = & 2\\ b & = & -1 \end{array}\right.

Il en résulte donc que :
f(x)=2x2x+4f\left(x\right)=2x^2-x+4