Le théorème des valeurs intermédiaires : niveau difficile - Exercice 1
15 min
20
Question 1
La fonction f est définie sur R par : f(x)=2x3−3x2−1
Déterminer les limites de f aux bornes de son domaine de définition.
Correction
D'une part, commençons par calculer la limite en −∞. x→−∞lim2x3x→−∞lim−3x2−1==−∞−∞} par somme :
x→−∞lim2x3−3x2−1=−∞
D'autre part, la limite en +∞. x→+∞lim2x3x→+∞lim−3x2−1==+∞−∞} nous rencontrons une forme indéterminée de la forme +∞−∞ Pour relever cette indétermination, nous allons factoriser par le monôme de plus haut degré. Ici, en l'occurrence par x3. x→+∞lim2x3−3x2−1=x→+∞limx3(x32x3−3x2−1) x→+∞lim2x3−3x2−1=x→+∞limx3(x32x3−x33x2−x31) x→+∞lim2x3−3x2−1=x→+∞limx3(2−x3−x31) x→+∞limx3x→+∞lim2−x3−x31==+∞2} par produit :
x→+∞lim2x3−3x2−1=+∞
Question 2
Calculer f′(x) pour tout réel x, étudier son signe et en déduire le tableau de variation complet de f.
Correction
Pour tout réel x, on a : f′(x)=6x2−6x f′(x)=6x(x−1). Ainsi : si x≥0 alors 6x≥0 et x≥1 alors x−1≥0. Nous allons traduire cela dans un tableau de variation pour la fonction f.
Question 3
Démontrer que l'équation f(x)=2 admet une unique solution sur R. On notera α cette solution.
Correction
On reprend le tableau de variation fait à la question 2. On fera apparaître dans le tableau la valeur deux que l'on recherche.
Sur ]−∞;1], la fonction f est continue et admet −1 comme maximum. La fonction f est strictement négative. Donc l'équation f(x)=2 n'a pas de solution sur cet intervalle.
Sur [1;+∞[, la fonction f est continue et strictement croissante. De plus, f(1)=−2 et x→+∞limf(x)=+∞ . Or 2∈[−2;+∞[, donc d'après le théorème des valeurs intermédiaires, il existe une unique solution α appartenant à R tel que f(x)=2.
Question 4
Déterminer un encadrement de α à 10−2 près.
Correction
A la calculatrice, on vérifie que : f(1,91)≈1,9914 et f(1,92)≈2,0965 Or 2∈[1,9914;2,0965], donc d'après le théorème des valeurs intermédiaires on en déduit que : 1,91≤α≤1,92
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.