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Dérivation : rappels de première spécialité - Exercice 1

20 min
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Pour les fonctions suivantes, déterminer la fonction dérivée, son signe puis dresser le tableau de variation de la fonction ff.
Question 1

f(x)=3x2+12x1f\left(x\right)=3x^{2} +12x-1

Correction
  • Si ff' est négative sur [a;b]\left[a;b\right] alors ff est décroissante sur [a;b]\left[a;b\right].
  • Si ff' est positive sur [a;b]\left[a;b\right] alors ff est croissante sur [a;b]\left[a;b\right].
ff est dérivable sur R\mathbb{R}.
f(x)=3×2x+12f'\left(x\right)=3\times 2x+12
f(x)=6x+12f'\left(x\right)=6x+12
Ici la dérivée est une fonction du 11er degré.
Pour étudier son signe, nous allons résoudre l'inéquation f(x)0f'\left(x\right)\ge 0.
En effet, en résolvant f(x)0f'\left(x\right)\ge 0, on déterminera ainsi l'intervalle sur lequel la dérivée est positive ou nulle.
Il vient alors que :
f(x)0f'\left(x\right)\ge 0 équivaut successivement à
6x+1206x+12\ge 0
6x126x\ge -12
x126x\ge \frac{-12}{6}
x2x\ge -2
Cela signifie que l'on va mettre le signe ++ dans la ligne de 6x+126x+12 lorsque xx sera supérieur ou égale à 2-2.
On en déduit le tableau de variation suivant :
Question 2

f(x)=x2+6x+2f\left(x\right)=-x^{2} +6x+2

Correction
  • Si ff' est négative sur [a;b]\left[a;b\right] alors ff est décroissante sur [a;b]\left[a;b\right].
  • Si ff' est positive sur [a;b]\left[a;b\right] alors ff est croissante sur [a;b]\left[a;b\right].
ff est dérivable sur R\mathbb{R}.
f(x)=2x+6f'\left(x\right)=-2x+6
Ici la dérivée est une fonction du 11er degré.
Pour étudier son signe, nous allons résoudre l'inéquation f(x)0f'\left(x\right)\ge 0.
En effet, en résolvant f(x)0f'\left(x\right)\ge 0, on déterminera ainsi l'intervalle sur lequel la dérivée est positive ou nulle.
Il vient alors que :
f(x)0f'\left(x\right)\ge 0 équivaut successivement à
2x+60-2x+6\ge 0
2x6-2x\ge -6
x62x\le \frac{-6}{-2}
x3x\le 3
Cela signifie que l'on va mettre le signe ++ dans la ligne de 2x+6-2x+6 lorsque xx sera inférieur ou égale à 33.
On en déduit le tableau de variation suivant :
Question 3

f(x)=x33x5f\left(x\right)=x^{3} -3x-5

Correction
  • Si ff' est négative sur [a;b]\left[a;b\right] alors ff est décroissante sur [a;b]\left[a;b\right].
  • Si ff' est positive sur [a;b]\left[a;b\right] alors ff est croissante sur [a;b]\left[a;b\right].
ff est dérivable sur R\mathbb{R}.
f(x)=3x23f'\left(x\right)=3x^{2} -3
Ici la dérivée est une fonction du 22ème degré.
Pour l'étude du signe de 3x233x^{2} -3, on va utiliser le discriminant.
Alors a=3a=3; b=0b=0 et c=3c=-3.
Or Δ=b24ac\Delta =b^{2} -4ac donc Δ=36\Delta =36.
Il existe donc deux racines réelles distinctes.
  • x1=bΔ2ax_{1} =\frac{-b-\sqrt{\Delta } }{2a} ce qui donne x1=1x_{1} =-1.
  • x2=b+Δ2ax_{2} =\frac{-b+\sqrt{\Delta } }{2a} ce qui donne x2=1x_{2} =1.

Comme a=3>0a=3>0, la parabole est tournée vers le haut c'est-à-dire que ff est du signe de aa à l'extérieur des racines et du signe opposé à aa entre les racines.
On en déduit le tableau de variation suivant :
Question 4

f(x)=(x+1)(x2)f\left(x\right)=\left(x+1\right)\left(x-2\right)

Correction
ff est dérivable sur R\mathbb{R}.
On reconnait la forme (uv)=uv+uv\left(uv\right)'=u'v+uv' avec u(x)=x+1u\left(x\right)=x+1 et v(x)=x2v\left(x\right)=x-2
Ainsi : u(x)=1u'\left(x\right)=1 et v(x)=1v'\left(x\right)=1.
Il vient alors que :
f(x)=1×(x2)+(x+1)×1f'\left(x\right)=1\times \left(x-2\right)+\left(x+1\right)\times 1
f(x)=x2+x+1f'\left(x\right)=x-2+x+1
f(x)=2x1f'\left(x\right)=2x-1
Ici la dérivée est une fonction du 11er degré.
Pour étudier son signe, nous allons résoudre l'inéquation f(x)0f'\left(x\right)\ge 0.
En effet, en résolvant f(x)0f'\left(x\right)\ge 0, on déterminera ainsi l'intervalle sur lequel la dérivée est positive ou nulle.
Il vient alors que :
f(x)0f'\left(x\right)\ge 0 équivaut successivement à
2x102x-1\ge 0
2x12x\ge 1
x12x\ge \frac{1}{2}
x12x\ge \frac{1}{2}
Cela signifie que l'on va mettre le signe ++ dans la ligne de 2x12x-1 lorsque xx sera supérieur ou égale à 12\frac{1}{2} .
On en déduit le tableau de variation suivant :
Question 5

f(x)=x+23x3f\left(x\right)=\frac{x+2}{3x-3}

Correction
ff est dérivable sur R{1}\mathbb{R}-\left\{1\right\} (on enlève la valeur interdite).
On reconnaît la forme (uv)=uvuvv2\left(\frac{u}{v} \right)^{'} =\frac{u'v-uv'}{v^{2} } avec u(x)=x+2u\left(x\right)=x+2 et v(x)=3x3v\left(x\right)=3x-3
Ainsi : u(x)=1u'\left(x\right)=1 et v(x)=3v'\left(x\right)=3.
Il vient alors que :
f(x)=1×(3x3)(x+2)×(3)(3x3)2f'\left(x\right)=\frac{1\times \left(3x-3\right)-\left(x+2\right)\times \left(3\right)}{\left(3x-3\right)^{2} }
f(x)=3x3(3x+6)(3x3)2f'\left(x\right)=\frac{3x-3-\left(3x+6\right)}{\left(3x-3\right)^{2} }
f(x)=3x33x6(3x3)2f'\left(x\right)=\frac{3x-3-3x-6}{\left(3x-3\right)^{2} }
f(x)=9(3x3)2f'\left(x\right)=\frac{-9}{\left(3x-3\right)^{2} }
Pour tout réel xx différent de 11, on sait que (3x3)2>0\left(3x-3\right)^{2}>0 et que 9<0-9<0. Nous traduisons cela dans un tableau de variation, ci-dessous :
Question 6

f(x)=2x+1x4f\left(x\right)=\frac{-2x+1}{x-4}

Correction
ff est dérivable sur R{4}\mathbb{R}-\left\{4\right\} (on enlève la valeur interdite).
On reconnaît la forme (uv)=uvuvv2\left(\frac{u}{v} \right)^{'} =\frac{u'v-uv'}{v^{2} } avec u(x)=2x+1u\left(x\right)=-2x+1 et v(x)=x4v\left(x\right)=x-4
Ainsi : u(x)=2u'\left(x\right)=-2 et v(x)=1v'\left(x\right)=1.
Il vient alors que :
f(x)=(2)×(x4)(2x+1)×1(x4)2f'\left(x\right)=\frac{\left(-2\right)\times \left(x-4\right)-\left(-2x+1\right)\times 1}{\left(x-4\right)^{2} }
f(x)=2x+8(2x+1)(x4)2f'\left(x\right)=\frac{-2x+8-\left(-2x+1\right)}{\left(x-4\right)^{2} }
f(x)=2x+8+2x1(x4)2f'\left(x\right)=\frac{-2x+8+2x-1}{\left(x-4\right)^{2} }
f(x)=7(x4)2f'\left(x\right)=\frac{7}{\left(x-4\right)^{2} }
Pour tout réel xx différent de 44, on sait que (x4)2>0\left(x-4\right)^{2}>0 et que 7>07>0. Nous traduisons cela dans un tableau de variation, ci-dessous :