Applications de la dérivation

Exercices types : 33ème partie - Exercice 2

15 min
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La fonction ff est définie sur R\mathbb{R} par f(x)=x3+1f\left(x\right)=x^3+1 .
Question 1

Déterminer une équation de la tangente à la courbe CC au point AA d'abscisse 11 .

Correction
L'équation de la tangente au point d'abscisse aa s'écrit y=f(a)(xa)+f(a)y=f'\left(a\right)\left(x-a\right)+f\left(a\right).
Ici a=1a=1, ce qui donne, y=f(1)(x1)+f(1)y=f'\left(1\right)\left(x-1\right)+f\left(1\right).
1ère étape : calculer la dérivée de ff
f(x)=x3+1f(x)=x^3+1 alors :
f(x)=3×x2f'\left(x\right)=3\times x^{2}
f(x)=3x2f'\left(x\right)=3x^{2}
2ème étape : calculer f(1)f\left(1\right)
f(1)=13+1f\left(1\right)=1^{3}+1
f(1)=2f\left(1\right)=2
3ème étape : calculer f(1)f'\left(1\right)
f(1)=3×12f'\left(1\right)=3\times1^{2}
f(1)=3f'\left(1\right)=3
4ème étape : on remplace les valeurs de f(1)f\left(1\right) et de f(1)f'\left(1\right) dans la formule de l'équation de tangente.
On sait que :
y=f(1)(x1)+f(1)y=f'\left(1\right)\left(x-1\right)+f\left(1\right)
y=3×(x1)+2y=3\times \left(x-1\right)+2
y=3x3+2y=3x-3+2
y=3x1y=3x-1
Ainsi l'équation de la tangente à la courbe CfC_{f} au point d'abscisse 11 est alors y=3x1.y=3x-1.
Question 2

Existe-t-il une tangente à CfC_{f} parallèle à la droite d'équation y=2x+6y=-2x+6? Justifier .

Correction
L'équation de la tangente au point d'abscisse aa s'écrit y=f(a)(xa)+f(a)y=f'\left(a\right)\left(x-a\right)+f\left(a\right).
Nous savons donc, de manière générale, que l'équation de la tangente est de la forme y=f(a)(xa)+f(a)y=f'\left(a\right)\left(x-a\right)+f\left(a\right) . Si nous développons cette expression, on obtiendrait :
y=f(a)×xf(a)×a+f(a)y={\color{blue}{f'\left(a\right)}}\times x -f'\left(a\right)\times a+f\left(a\right) . Le terme en bleu correspond donc au coefficient directeur de cette droite .
Or nous voulons que y=f(a)×xf(a)×a+f(a)y={\color{blue}{f'\left(a\right)}}\times x -f'\left(a\right)\times a+f\left(a\right) soit parallèle à la droite d'équation y=2x+6y={\color{blue}{-2}}x+6.
Or deux droites sont parallèles si les coefficients directeurs sont égaux. Il en résulte donc que :
f(a)=2f'\left(a\right)=-2 . Comme aa est une abscisse que l'on recherche, nous allons prendre xx à la place de aa comme inconnue pour faciliter nos calculs. (enfin c'est pour revenir à des équations classiques avec des xx).
Nous voulons donc résoudre l'équation :
f(x)=2f'\left(x\right)=-2 . Comme f(x)=3x2f'\left(x\right)=3x^{2}. Alors :
3x2=23x^{2}=-2 équivaut successivement à :
x2=23x^{2}=-\frac{2}{3}
Or un carré est toujours positif ou nul.
On  peut  donc  conclure  quil  nexiste  pas  de  tangente  aˋ  Cf  paralleˋle  aˋ  la  droite  deˊquation  y=2x+6.\color{blue}On\;peut\;donc\;conclure\;qu'il\;n'existe\;pas\;de\;tangente\;à\;C_f\;parallèle\;à\;la\;droite\;d'équation\;y=-2x+6.