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Variations des fonctions associées

Variation des fonctions associées - Exercice 3

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On considère la fonction uu définie sur RR par u(x)=3x+9u\left(x\right)=-3x+9 et la fonction ff définie sur ];3]\left]-\infty ;3\right] par f(x)=u(x)f\left(x\right)=\sqrt{u\left(x\right)} .
Question 1

Etudier le signe de uu sur R\mathbb{R}.

Correction
Résolvons u(x)0u\left(x\right)\ge 0
Ainsi :
u(x)0u\left(x\right)\ge 0 équivaut successivement à
3x+90-3x+9\ge 0
3x9-3x\ge -9
x93x\le \frac{-9}{-3}
x3x\le 3
Il en résulte que :
  • uu est positive si x];3]x\in \left]-\infty ;3\right]
  • uu est négative si x[3;+[x\in \left[3;+\infty \right[

On traduit cela dans un tableau de signe :
Question 2

Justifier que la fonction ff est bien définie sur ];3]\left]-\infty ;3\right].

Correction
La fonction ff est définie si l'expression sous la racine carrée est positive ou nulle.
On parle d'ici de radical pour l'expression sous la racine carrée.
Ainsi, il faut que 3x+90-3x+9\ge 0.
D'après la question précédente, on sait que uu est positive si x];3]x\in \left]-\infty ;3\right].
La fonction ff est donc bien définie sur ];3]\left]-\infty ;3\right].
Question 3

En déduire, en justifiant, le sens de variation de la fonction ff sur ];3]\left]-\infty ;3\right].

Correction
    Racine carrée
  • Soit II un intervalle où la fonction ff est positive. Alors les fonctions ff et f\sqrt{f} ont des sens de variations identiques.

On sait que u(x)0u\left(x\right)\ge 0 sur ];3]\left]-\infty ;3\right].
De plus, uu est décroissante sur ];3]\left]-\infty ;3\right]. En effet, uu est une fonction affine donc le coefficient directeur est négatif, ici a=3a=-3.
La fonction u\sqrt{u} et la fonction uu ont le même sens de variation.
Il en résulte que la fonction ff est décroissante sur ];3]\left]-\infty ;3\right].
Ainsi :