Dérivation : rappels de première spécialité - Exercice 1
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Pour les fonctions suivantes, déterminer la fonction dérivée, son signe puis dresser le tableau de variation de la fonction f.
Question 1
f(x)=3x2+12x−1
Correction
Si f′ est négative sur [a;b] alors f est décroissante sur [a;b].
Si f′ est positive sur [a;b] alors f est croissante sur [a;b].
f est dérivable sur R. f′(x)=3×2x+12 f′(x)=6x+12 Ici la dérivée est une fonction du 1er degré. Pour étudier son signe, nous allons résoudre l'inéquation f′(x)≥0. En effet, en résolvant f′(x)≥0, on déterminera ainsi l'intervalle sur lequel la dérivée est positive ou nulle. Il vient alors que : f′(x)≥0 équivaut successivement à 6x+12≥0 6x≥−12 x≥6−12 x≥−2 Cela signifie que l'on va mettre le signe + dans la ligne de 6x+12 lorsque x sera supérieur ou égale à −2. On en déduit le tableau de variation suivant :
Question 2
f(x)=−x2+6x+2
Correction
Si f′ est négative sur [a;b] alors f est décroissante sur [a;b].
Si f′ est positive sur [a;b] alors f est croissante sur [a;b].
f est dérivable sur R. f′(x)=−2x+6 Ici la dérivée est une fonction du 1er degré. Pour étudier son signe, nous allons résoudre l'inéquation f′(x)≥0. En effet, en résolvant f′(x)≥0, on déterminera ainsi l'intervalle sur lequel la dérivée est positive ou nulle. Il vient alors que : f′(x)≥0 équivaut successivement à −2x+6≥0 −2x≥−6 x≤−2−6 x≤3 Cela signifie que l'on va mettre le signe + dans la ligne de −2x+6 lorsque x sera inférieur ou égale à 3. On en déduit le tableau de variation suivant :
Question 3
f(x)=x3−3x−5
Correction
Si f′ est négative sur [a;b] alors f est décroissante sur [a;b].
Si f′ est positive sur [a;b] alors f est croissante sur [a;b].
f est dérivable sur R. f′(x)=3x2−3 Ici la dérivée est une fonction du 2ème degré. Pour l'étude du signe de 3x2−3, on va utiliser le discriminant. Alors a=3; b=0 et c=−3. Or Δ=b2−4ac donc Δ=36. Il existe donc deux racines réelles distinctes.
x1=2a−b−Δ ce qui donne x1=−1.
x2=2a−b+Δ ce qui donne x2=1.
Comme a=3>0, la parabole est tournée vers le haut c'est-à-dire que f est du signe de a à l'extérieur des racines et du signe opposé à a entre les racines. On en déduit le tableau de variation suivant :
Question 4
f(x)=(x+1)(x−2)
Correction
f est dérivable sur R. On reconnait la forme (uv)′=u′v+uv′ avec u(x)=x+1 et v(x)=x−2 Ainsi : u′(x)=1 et v′(x)=1. Il vient alors que : f′(x)=1×(x−2)+(x+1)×1 f′(x)=x−2+x+1 f′(x)=2x−1 Ici la dérivée est une fonction du 1er degré. Pour étudier son signe, nous allons résoudre l'inéquation f′(x)≥0. En effet, en résolvant f′(x)≥0, on déterminera ainsi l'intervalle sur lequel la dérivée est positive ou nulle. Il vient alors que : f′(x)≥0 équivaut successivement à 2x−1≥0 2x≥1 x≥21 x≥21 Cela signifie que l'on va mettre le signe + dans la ligne de 2x−1 lorsque x sera supérieur ou égale à 21. On en déduit le tableau de variation suivant :
Question 5
f(x)=3x−3x+2
Correction
f est dérivable sur R−{1} (on enlève la valeur interdite). On reconnaît la forme (vu)′=v2u′v−uv′ avec u(x)=x+2 et v(x)=3x−3 Ainsi : u′(x)=1 et v′(x)=3. Il vient alors que : f′(x)=(3x−3)21×(3x−3)−(x+2)×(3) f′(x)=(3x−3)23x−3−(3x+6) f′(x)=(3x−3)23x−3−3x−6 f′(x)=(3x−3)2−9 Pour tout réel x différent de 1, on sait que (3x−3)2>0 et que −9<0. Nous traduisons cela dans un tableau de variation, ci-dessous :
Question 6
f(x)=x−4−2x+1
Correction
f est dérivable sur R−{4} (on enlève la valeur interdite). On reconnaît la forme (vu)′=v2u′v−uv′ avec u(x)=−2x+1 et v(x)=x−4 Ainsi : u′(x)=−2 et v′(x)=1. Il vient alors que : f′(x)=(x−4)2(−2)×(x−4)−(−2x+1)×1 f′(x)=(x−4)2−2x+8−(−2x+1) f′(x)=(x−4)2−2x+8+2x−1 f′(x)=(x−4)27 Pour tout réel x différent de 4, on sait que (x−4)2>0 et que 7>0. Nous traduisons cela dans un tableau de variation, ci-dessous :
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