Position relative entre une courbe et sa tangente - Exercice 1
15 min
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Question 1
On considère la fonction f définie sur R par f(x)=2x2−4x+2 et on note Cf sa courbe représentative.
Calculer f′(x).
Correction
f est dérivable sur R. f′(x)=2×2x−4
f′(x)=4x−4
Question 2
Déterminer l'équation réduite de la tangente T à la courbe Cf au point d'abscisse −1.
Correction
L'équation de la tangente au point d'abscisse a s'écrit y=f′(a)(x−a)+f(a).
Ici a=−1, ce qui donne, y=f′(−1)(x−(−1))+f(−1), soit y=f′(−1)(x+1)+f(−1) On connaît la dérivée de f qui est f′(x)=4x−4
Calculons f(−1) :
f(−1)=2×(−1)2−4×(−1)+2
f(−1)=8
Calculons f′(−1) :
f′(−1)=4×(−1)−4 f′(−1)=−4−4
f′(−1)=−8
On remplace les valeurs de f(−1) et de f′(−1) dans la formule de l'équation de tangente. On sait que : y=f′(−1)(x+1)+f(−1) y=−8×(x+1)+8 y=−8x−8+8 y=−8x Ainsi l'équation de la tangente à la courbe Cf au point d'abscisse −1 est alors
y=−8x
Question 3
Etudier la position relative de la courbe Cf et de la tangente T.
Correction
La position relative entre deux courbes étudie les intervalles sur lesquelles une des courbes est supérieure à l'autre. Pour étudier la position relative entre Cf et T, il faut étudier le signe de f(x)−y.
Si f(x)>y sur un intervalle [a;b] alors la courbe représentative de Cf est au-dessus de T sur [a;b].
Si f(x)<y sur un intervalle [a;b] alors la courbe représentative de Cf est en dessous de T sur [a;b].
Si f(x)=y en un point α de l'intervalle [a;b] alors la courbe représentative de Cf et T ont un point en commun en α.
Il vient alors que : f(x)−y=2x2−4x+2−(−8x) f(x)−y=2x2−4x+2+8x f(x)−y=2x2+4x+2 Pour l'étude du signe de 2x2+4x+2, on va utiliser le discriminant. Alors a=2; b=4 et c=2. Or Δ=b2−4ac donc Δ=0. Il existe donc une racine réelle notée x0. x0=2a−b ce qui donne x0=−1. Comme a=2>0, la parabole est tournée vers le haut c'est-à-dire que f(x)−y est du signe de a sur tout l'intervalle et s'annule en a. On en déduit le tableau de signe suivant :
Interpreˊtation geˊomeˊtrique :
Si x∈]−∞;−1[∪]−1;+∞[ alors f(x)−y>0 soit f(x)>y.
Il en résulte que la courbe Cf est au-dessus de la tangente T.
Si x=−1 alors f(x)−y=0 soit f(x)=y alors la courbe Cf et la tangente T sont sécantes.
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