Déterminer les extrema d'une fonction - Exercice 2
30 min
50
Question 1
On considère la fonction f définie sur [−3;2] par f(x)=x3+23x2−6x+2 .
Donner l'expression de sa fonction dérivée notée f′ .
Correction
La dérivée d'un nombre est 0.
La dérivée d'un nombre×x est nombre.
La dérivée de x2 est 2x.
La dérivée d'un nombre×x2 est nombre×2x.
La dérivée d'un x3 est 3x2.
La dérivée d'un nombre×x3 est nombre×3x2.
Soit f(x)=x3+23x2−6x+2, il vient alors que : f′(x)=3x2+23×2x−6 Ainsi :
f′(x)=3x2+3x−6
Question 2
Montrer que pour tout réel x∈[−3;2], on a : f′(x)=3(x−1)(x+2)
Correction
D'après la question 1, nous savons que : f′(x)=3x2+3x−6 . Nous allons développer l'expression donnée 3(x−1)(x+2) et il faudra obtenir la forme développée 3x2+3x−6 . Ce qui nous donne : 3(x−1)(x+2)=3(x×x+x×2+(−1)×x+(−1)×2) 3(x−1)(x+2)=3(x2+2x−x−2) 3(x−1)(x+2)=3(x2+x−2) 3(x−1)(x+2)=3×x2+3×x+3×(−2) 3(x−1)(x+2)=3x2+3x−6 Il en résult donc que pour tout réel x∈[−3;2], on a : f′(x)=3(x−1)(x+2)
Question 3
Etudier le signe de f′(x) sur l'intervalle [−3;2] .
Correction
Pour étudier le signe d'un produit :
On étudie le signe de chaque facteur.
On regroupe dans un tableau le signe de chaque facteur. La première ligne du tableau contenant les valeurs, rangées dans l'ordre croissant, qui annulent chacun des facteurs.
On utilise la règle des signes pour remplir la dernière ligne
En italique ce sont des phrases explicatives qui ne doivent pas apparaitre sur vos copies, elles servent juste à vous expliquer le raisonnement.
D’une part :
x−1=0⇔x=1 Soit x↦x−1 est une fonction affine croissante car son coefficient directeur a=1>0. (Cela signifie que la fonction MONTE donc on commencera dans la ligne x−1 par le signe (−) et dès que l'on dépasse la valeur x=1 on mettra le signe (+) dans le tableau de signe.)
D’autre part :
x+2=0⇔x=−2 Soit x↦x+2 est une fonction affine croissante car son coefficient directeur a=1>0. (Cela signifie que la fonction MONTE donc on commencera dans la ligne x+2 par le signe (−) et dès que l'on dépasse la valeur x=−2 on mettra le signe (+) dans le tableau de signe.) Enfin :3 est strictement positif. On mettra que le signe (+) dans la ligne de 3. Le tableau du signe du produit (ici il s'agit de f′) est donné ci-dessous :
Question 4
Dresser alors le tableau de variation de la fonction f sur l'intervalle [−3;2] .
Correction
Soit f une fonction dérivable sur un intervalle I et a un réel de I .
Si f′ s'annule en changeant de signe en a, alors f admet un extremum local en a .
Question 5
La fonction f admet t-elle des extrema ? Si oui, les préciser.
Correction
Soit f une fonction dérivable sur un intervalle I et a un réel de I .
Si f′ s'annule en changeant de signe en a, alors f admet un extremum local en a .
D'après le tableau ci-dessus :
f′ s'annule en changeant de signe en −2 donc f admet un extremum local. Il s’agit, dans cette situation, d'un maximum
f′ s'annule en changeant de signe en 1 donc f admet un extremum local. Il s’agit, dans cette situation, d'un minimum
De plus :
Le maximum de f sur [−3,2] est atteint en x=−2 et a pour valeur 12 .
Le minimum de f sur [−3,2] est atteint en x=1 et a pour valeur −23 .
Question 6
Déterminer l'équation de la tangente à la courbe f au point A d'abscisse 0 .
Correction
L'équation de la tangente au point d'abscisse a s'écrit y=f′(a)(x−a)+f(a).
Ici a=0, ce qui donne, y=f′(0)(x−0)+f(0). 1ère étape : calculer la dérivée de f D'après la question 1, nous savons que : f′(x)=3x2+3x−6 2ème étape : calculer f(0) f(0)=03+23×02−6×0+2 f(0)=2 3ème étape : calculer f′(0) f′(0)=3×02+3×0−6 f′(0)=−6 4ème étape : on remplace les valeurs de f(0) et de f′(0) dans la formule de l'équation de tangente. On sait que : y=f′(0)(x−0)+f(0) y=(−6)×(x−0)+2 y=(−6)×x+2 y=−6x+2 Ainsi l'équation de la tangente à la courbe Cf au point A d'abscisse 0 est alors y=−6x+2.
Signaler une erreur
Aide-nous à améliorer nos contenus en signalant les erreurs ou problèmes que tu penses avoir trouvés.
Connecte-toi ou crée un compte pour signaler une erreur.