Soit f la fonction définie sur R par f(x)=−32x3−x2+4x+31 . Trouver un encadrement de la fonction f pour x∈[−3;3] .
Correction
Pour répondre à la question, nous allons dresser le tableau de variation complet de la fonction f. f est dérivable sur R. Il vient alors que : f′(x)=−32×3x2−2x+4 f′(x)=−2x2−2x+4 Ici la dérivée est une fonction du 2ème degré. Pour l'étude du signe de −2x2−2x+4, on va utiliser le discriminant. Alors a=−2; b=−2 et c=4. Or Δ=b2−4ac donc Δ=(−2)2−4×(−2)×4=36. Il existe donc deux racines réelles distinctes.
x1=2a−b−Δ ce qui donne x1=1.
x2=2a−b+Δ ce qui donne x2=−2.
Comme a=−2<0, la parabole est tournée vers le bas c'est-à-dire que f est du signe de a à l'extérieur des racines et du signe opposé à a entre les racines. On en déduit le tableau de variation suivant :Nous allons détailler les valeurs obtenues dans le tableau de variation :
f(−3)=−32×(−3)3−(−3)2+4×(−3)+31 ce qui donne f(−3)=−38
f(−2)=−32×(−2)3−(−2)2+4×(−2)+31 ce qui donne f(−2)=−319
f(1)=−32×13−12+4×1+31 ce qui donne f(1)=38
f(3)=−32×33−32+4×3+31 ce qui donne f(3)=−344
Pour trouver un encadrement de la fonction f pour x∈[−3;3] , nous allons nous aider du tableau de variation . Il nous faut déterminer le minimum et le maximum de f . Le minimum de f vaut −344 lorsque x=3 . Le minimum de f vaut 38 lorsque x=1 . Il en résulte donc que pour tout réel x∈[−3;3] , on a :