Pour vérifier que vous savez faire les éléments importants
Question 1
On considère la fonction f définie sur R, par : f(x)=e−xln(1+ex) On note par I l'intégrale suivante : I=∫0ln2f(x)dx
Démontrer que, ∀x∈R,f(x)>0.
Correction
On sait que ∀x∈R : ex>0⟹1+ex>1 De plus, ∀X>1, on sait que lnX>0. Si on pose X=1+ex, dans ce cas, on en déduit que ∀x∈R : ln(1+ex)>0 De plus, l'exponentielle réelle est une fonction toujours strictement positive. Ainsi on en déduit que ∀x∈R : {ln(1+ex)>0e−x>0⟹e−xln(1+ex)⟹f(x)>0
Question 2
En déduire le signe de I.
Correction
L'intégrale I porte sur l'intervalle [0;ln2]⊂R+ est positive. Ainsi, en vertu de la positivité de l'intégrale, on en déduit que I>0
Question 3
Déterminer les deux nombres réels a et b tels que : 1+exex=a+1+exb
Correction
On a : 1+exex=a+1+exb⟺1+exex=1+exa(1+ex)+b Ce qui nous donne : 1+exex=1+exa+b+aex⟹{a+b=0a=1⟹{b=−1a=1 Ce qui nous donne : 1+exex=1−1+ex1
Question 4
Calculer : J=∫0ln21+ex1dx
Correction
On a : J=∫0ln21+ex1dx=∫0ln2(1−1+exex)dx=∫0ln21dx−∫0ln21+exexdx Soit encore : J=[x]0ln2−[ln(1+ex)]0ln2=ln2−(ln(1+eln2)−ln(1+e0)) Ce qui nous donne : J=ln2−(ln(1+2)−ln(1+1))=ln2−ln3+ln2=2ln2−ln3=ln22−ln3 Finalement, on obtient : J=ln4−ln3⟺J=ln34u.a.
Question 5
Calculer f(x)+f′(x). Puis, déterminer la valeur de I.
Correction
La fonction f est le produit de deux fonctions dérivables sur l'ensemble de définition Df=R. Donc, la fonction f est elle même dérivable sur ce même intervalle. On a alors : f′(x)=(e−xln(1+ex))′=(e−x)′ln(1+ex)+e−x(ln(1+ex))′ Ce qui nous permet d'écrire que : f′(x)=−e−xln(1+ex)+e−x1+ex(1+ex)′=−f(x)+e−x1+exex=−f(x)+1+ex1 Finalement, on obtient : f′(x)+f(x)=1+ex1 De ceci, on en déduit que : f(x)=1+ex1−f′(x)⟹∫0ln2f(x)dx=∫0ln21+ex1dx−∫0ln2f′(x)dx Ce qui s'écrit encore : I=J−[f(x)]0ln2=ln34−f(ln2)+f(0)=ln34−e−ln2ln(1+eln2)+e−0ln(1+e0) Ce qui nous donne : <br/>I=ln34−eln21ln(1+2)+1×ln(1+1)=ln34−21ln3+ln2 Ceci peut encore s'écrire sous la forme : I=ln34−21ln3+22ln2=ln34−21ln3+21ln22=ln34−21ln3+21ln4 D'où : I=ln34+21(ln4−ln3)=ln34+21ln34=(1+21)ln34 Finalement, on trouve que la valeur de I est : I=23ln34u.a.
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