Fonction exponentielle

Exercices types : 22ème partie - Exercice 3

12 min
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Soit ff la fonction définie sur ];+[\left]-\infty ;+\infty \right[ par f(x)=(4x+1)e2xf\left(x\right)=\left(4x+1\right)e^{-2x} .
On note (C)\left(C\right) sa courbe représentative dans un repère orthogonal du plan.
Question 1

Montrer que, pour tout réel xx, on a : f(x)=e2x(28x)f'\left(x\right)=e^{-2x} \left(2-8x\right)

Correction
Soit f(x)=(4x+1)e2xf\left(x\right)=\left(4x+1\right)e^{-2x}
ff est dérivable sur ];+[\left]-\infty ;+\infty \right[
Ici on reconnait la forme (uv)=uv+uv\left(uv\right)'=u'v+uv' avec u(x)=4x+1u\left(x\right)=4x+1 et v(x)=e2xv\left(x\right)=e^{-2x} .
Ainsi u(x)=4u'\left(x\right)=4 et v(x)=2e2xv'\left(x\right)=-2e^{-2x} .
Il vient alors que :
f(x)=4e2x+(4x+1)(2e2x)f'\left(x\right)=4e^{-2x} +\left(4x+1\right)\left(-2e^{-2x} \right)
f(x)=4e2x+4x×(2e2x)+1×(2e2x)f'\left(x\right)=4e^{-2x} +4x\times\left(-2e^{-2x} \right) +1\times\left(-2e^{-2x} \right)
f(x)=4e2x8xe2x2e2xf'\left(x\right)=4e^{-2x} -8xe^{-2x} -2e^{-2x}
f(x)=2e2x8xe2xf'\left(x\right)=2e^{-2x} -8xe^{-2x} . Nous allons maintenant factoriser par e2xe^{-2x} .
f(x)=e2x(28x)f'\left(x\right)=e^{-2x} \left(2-8x\right)

Question 2

En déduire les variations de ff puis dresser son tableau de variation.

Correction
D'après la question précédente, nous savons que : f(x)=e2x(8x+2)f'\left(x\right)=e^{-2x} \left(-8x+2\right)
Pour tout réel xx, on a e2x>0e^{-2x} >0.
8x+208x2x28x14-8x+2\ge 0\Leftrightarrow -8x\ge -2\Leftrightarrow x{\color{red}\le}\frac{-2}{-8} \Leftrightarrow x\le \frac{1}{4}
Cela signifie que l'on va mettre le signe ++ dans la ligne de 8x+2-8x+2 lorsque xx sera inférieur ou égale à 14\frac{1}{4}.
Il en résulte donc que :
  • si x];14]x\in\left]-\infty;\frac{1}{4}\right] alors f(x)0f'\left(x\right)\ge0 et donc ff est croissante sur cet intervalle.
  • si x[14;+[x\in\left[\frac{1}{4};+\infty\right[ alors f(x)0f'\left(x\right)\le0 et donc ff est décroissante sur cet intervalle.
Nous traduisons toutes ces informations dans le tableau de variation ci-dessous :