Soit f une fonction définie sur ]−∞;+∞[ par : f(x)=2x3−6x2+9 et Cf sa courbe représentative dans un repère du plan.
Déterminer la limite de la fonction f en −∞ et en +∞.
Correction
D'une part :x→−∞lim2x3−6x2+9 . Au voisinage de −∞, un polynôme est équivalent à son monôme de plus haut degré. Autrement dit, on n'étudie que la limite du monôme de plus haut degré. Donc :
x→−∞lim2x3−6x2+9=x→−∞lim2x3=−∞
D'autre part :x→+∞lim2x3−6x2+9 . Au voisinage de +∞, un polynôme est équivalent à son monôme de plus haut degré. Autrement dit, on n'étudie que la limite du monôme de plus haut degré. Donc :
x→+∞lim2x3−6x2+9=x→+∞lim2x3=+∞
Question 2
Déterminer le tableau de variation de la fonction f sur ]−∞;+∞[.
Correction
f est dérivable sur ]−∞;+∞[. f′(x)=3×2x2−6×2x
f′(x)=6x2−12x
. Il s'agit d'une équation du second degré, on calcule le discriminant et on détermine les racines. Ainsi : Δ=144 , il existe donc deux racines réelles distinctes telles que : x1=0 et x2=2. Comme a=6>0, la parabole est tournée vers le bas 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 signe de f′ ainsi que le tableau de variation de f. On indiquera les valeurs des extrema.
f(0)=2×03−6×02+9 donc
f(0)=9
f(2)=2×23−6×22+9 donc
f(2)=1
Question 3
Démontrer que l'équation f(x)=0 admet une unique solution sur [−2;4]. On notera α cette solution.
Correction
On reprend le tableau de variation fait à la question 2. On fera apparaître le zéro que l'on recherche.
De plus :
Sur [0;+∞[ , la fonction f est continue et admet 1 comme minimum. La fonction f est strictement positive. Donc l'équation f(x)=0 n'a pas de solution sur cet intervalle.
Sur ]−∞;0] , la fonction f est continue et strictement croissante. De plus, x→−∞limf(x)=−∞ et f(0)=9 . Or 0∈]−∞;9] , donc d'après le théorème des valeurs intermédiaires, il existe une unique solution α dans ]−∞;0] tel que f(x)=0
A la calculatrice, on vérifie que : f(−1,06)≈−0,123 et f(−1,05)≈0,0697 Or 0∈[−0,123;0,0697], donc d'après le théorème des valeurs intermédiaires on en déduit que : −1,06≤α≤−1,05
Question 4
En déduire le signe de f sur l'intervalle [−2;4].
Correction
Sur [0;+∞[, la fonction f est continue et admet 1 comme minimum. La fonction f est strictement positive. Sur ]−∞;0], la fonction f est continue et strictement croissante et f(α)=0 Donc f(x)≤0 pour tout x∈]−∞;α] et f(x)≥0 pour tout x∈[α;0] On résume cela dans un tableau de signe :
Question 5
Déterminer une équation de la tangente T à la courbe Cf au point d'abscisse 1.
Correction
L'équation de la tangente au point d'abscisse a s'écrit y=f′(a)(x−a)+f(a).
Ici a=−1, ce qui donne : y=f′(1)(x−1)+f(1) 1ère étape : calculer f(1) f(1)=2×13−6×12+9 f(1)=5 2ème étape : calculer f′(1) f′(1)=6×12−12×1 f′(1)=−6 3ème étape : on remplace les valeurs de f(1) et de f′(1) dans la formule de l'équation de tangente. On sait que : y=f′(1)(x−1)+f(1) y=−6×(x−1)+5 y=−6x+6+5
y=−6x+11
Ainsi l'équation de la tangente à la courbe Cf au point d'abscisse 1 est alors y=−6x+11.
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