Cet exercice est un questionnaire à choix multiples. Chaque question ci-après comporte quatre propositions de réponse. Pour chacune de ces questions, une seule des réponses proposées est exacte. On demande bien sûr de justifier.
Question 1
On considère la fonction f définie par f(x)=(2x+3)e−4x+1. La fonction f est dérivable sur R et sa dérivée f′ est donnée par :
f′(x)=−8e−4x+1
f′(x)=2e−4x+1
f′(x)=(−8x−10)e−4x+1
f′(x)=(−8x+10)e−4x+1
Correction
La bonne réponse est c. On reconnaît la forme : (uv)′=u′v+uv′ avec u(x)=2x+3 et v(x)=e−4x+1. Ainsi : u′(x)=2 et v′(x)=−4e−4x+1. Il vient alors que : f′(x)=2e−4x+1+(2x+3)(−4×e−4x+1) f′(x)=2e−4x+1−8x×e−4x+1−12×e−4x+1 (on factorise par e−4x+1) f′(x)=e−4x+1(2−8x−12)
f′(x)=e−4x+1(−8x−10)
Question 2
On considère la fonction f définie sur R par f(x)=xe−2x.
La fonction f est convexe sur R.
La fonction f est concave sur R.
La fonction f est concave sur [1;+∞[ .
La fonction f est convexe sur [1;+∞[.
Correction
La bonne réponse est d.
Lorsque f′′(x)≥0 sur un intervalle [a,b] alors f est convexe.
Lorsque f′′(x)≤0 sur un intervalle [a,b] alors f est concave.
On va calculer la dérivée de f que l'on notera f′. Ensuite on calculera la dérivée de f′ que l'on notera f". On reconnaît la forme : (uv)′=u′v+uv′ avec u(x)=x et v(x)=e−2x. Ainsi : u′(x)=1 et v′(x)=−2e−2x. Il vient alors que : f′(x)=e−2x+x×(−2e−2x) f′(x)=e−2x−2xe−2x (on factorise par e−2x) f′(x)=e−2x(1−2x)
f′(x)=(1−2x)e−2x
On va maintenant calculer la dérivée de de f′ que l'on notera f′′. On reconnaît la forme : (uv)′=u′v+uv′ avec u(x)=1−2x et v(x)=e−2x. Ainsi : u′(x)=−2 et v′(x)=−2e−2x. Il vient alors que : f′′(x)=−2e−2x+(1−2x)×(−2e−2x) f′′(x)=−2e−2x−2e−2x+4xe−2x f′′(x)=−4e−2x+4xe−2x (on factorise par e−2x)
f′′(x)=e−2x(−4+4x)
On va étudier le signe de f′′. Pour tout réel x, on sait que e−2x>0 De plus, −4+4x≥0 4x≥4 x≥44 x≥1 Il en résulte donc que :
si x∈]−∞;1] alors f′′(x)≤0
si x∈[1;+∞[ alors f′′(x)≥0
On en déduit le tableau ci-dessous :
Question 3
On considère la fonction f définie sur R par f(x)=exx+1. L'équation de la tangente au point d'abscisse 0 est :
y=2x+1
y=x+2
y=2x
y=1
Correction
La bonne réponse est d. On commence par calculer la dérivée de f notée f′ puis on calculera l'équation de la tangente. On reconnaît la forme : (vu)′=v2u′v−uv′ avec u(x)=x+1 et v(x)=ex. Ainsi : u′(x)=1 et v′(x)=ex. Il vient alors que : f′(x)=(ex)2ex−(x+1)×ex f′(x)=(ex)2ex−x×ex−ex f′(x)=(ex)2−x×ex=ex×ex−x×ex
f′(x)=ex−x
On rappelle que l'équation de la tangente au point d'abscisse a est donnée par la formule y=f′(a)(x−a)+f(a). Ici nous voulons l'équation de la tangente au point d'abscisse 0, donc a=0. Calculons d'une part : f(0) : f(0)=e00+1=1 Calculons d'une part : f′(0) : f′(0)=e0−0=0 On substitue ces valeurs dans la formule y=f′(0)(x−0)+f(0) ce qui nous donne : y=0×(x−0)+1
y=1
Question 4
La fonction F définie sur R par F(x)=(x+1)e−3x2 est une primitive de la fonction f définie par :
f(x)=e−3x2
f(x)=−3xe−3x2
f(x)=(−6x2−6x+1)e−3x2
f(x)=(−3x−3)e−3x2
Correction
La bonne réponse est c. Nous allons dériver F et le résultat obtenu sera la fonction qui admet f comme primitive. On reconnaît la forme : (uv)′=u′v+uv′ avec u(x)=x+1 et v(x)=e−3x2. Ainsi : u′(x)=1 et v′(x)=−6x×e−3x2. Il vient alors que : F′(x)=e−3x2+(x+1)×(−6x×e−3x2) F′(x)=e−3x2−6x2e−3x2−6xe−3x2(on factorise par e−3x2) F′(x)=e−3x2(1−6x2−6x)
F′(x)=(−6x2−6x+1)e−3x2
Question 5
On considère la fonction f définie sur R par f(x)=(−3x+6)e−x. L'équation f(x)=0 admet :
Une solution positive.
Une solution négative.
Deux solutions sur R.
Aucune solution.
Correction
La bonne réponse est a. f(x)=0 équivaut successivement à (−3x+6)e−x=0 Il s'agit d'une équation produit nul, ainsi : −3x+6=0 ou e−x=0 Résolvons d'une part : −3x+6=0 équivaut à −3x=−6 x=−3−6 x=2 Résolvons d'autre part : e−x=0. Il n'y a pas de solutions à cette équation car une exponentielle est strictement positive. Finalement, il n'y a qu'une seule solution positive à l'équation (−3x+6)e−x=0 qui est alors
x=2
Question 6
L'unique solution de l'équation e2x−3=0 est :
x=0,5493061443
x=2e3
x=2ln(3)
x=3ln(2)
Correction
La bonne réponse est c. e2x−3=0 équivaut successivement à e2x=3 ln(e2x)=ln(3) 2x=ln(3)
x=2ln(3)
Question 7
On pose H=∫126e2x−2dx. La valeur exacte de H est :
H=6e2−6
H=6−6e2
H=3−3e2
H=3e2−3
Correction
La bonne réponse est d. Soit f(x)=6e2x−2. Calculons une primitive de f. On rappelle qu'une primitive d'une fonction de la forme eax+b est F(x)=a1eax+b Donc une primitive de f(x)=6e2x−2 est alors F(x)=6×21e2x−2=3e2x−2 Calculons : F(2)=3e2×2−2=3e4−2=3e2 F(1)=3e2×1−2=3e0=3 F(2)−F(1)=3e2−3 Donc
H=∫126e2x−2dx=3e2−3
Question 8
La valeur exacte de P=ee2×(e3)2 est :
P=1096,633158
P=e7
P=e6
P=e−5
Correction
La bonne réponse est b. P=ee2×(e3)2 équivaut à P=ee2×e6 P=ee2+6=ee8 rappelons-nous que e=e1
P=e8−1=e7
Question 9
On considère la fonction f définie sur R par f(x)=3xe−x. L'image de f(ln5) par f est égale à :
5ln(5)
53ln(5)
15ln(5)
35ln(5)
Correction
La bonne réponse est b. f(ln5)=3×ln5×e−ln5 f(ln5)=3×ln5×eln51 f(ln5)=3×ln5×51
f(ln5)=53ln5
Question 10
On admet qu'une équation de la tangente à la courbe C au point d'abscisse 2 est : y=−e−ln(3)x+ln(2)1. Le nombre dérivé de f en 2 est :
3
31
−31
−3
Correction
La bonne réponse est d. Le nombre dérivé de f en 2 est noté f′(2). Il s'agit du coefficient directeur de la tangente y=−e−ln(3)x+ln(2)1. Il s'agit du nombre devant le x. Ainsi : f′(2)=−e−ln(3)1 f′(2)=−(eln(3)1)1 f′(2)=−(31)1
f′(2)=−3
Question 11
Pour tout réel x différent de −ln(2) , A=3−e−x−22e−x−1 est égale à :
1+2ex1−5ex
1−2ex1+5ex
1−2ex1−5ex
−1+2ex1−5ex
Correction
La bonne réponse est c. A=3−e−x−22e−x−1 A=13−e−x−22e−x−1 A=e−x−23(e−x−2)−e−x−22e−x−1 A=e−x−23e−x−6−e−x−22e−x−1 A=e−x−23e−x−6−(2e−x−1) A=e−x−23e−x−6−2e−x+1 A=e−x−2e−x−5 A=ex×(e−x−2)ex×(e−x−5) A=ex×e−x−2exex×e−x−5ex A=ex−x−2exex−x−5ex A=e0−2exe0−5ex
A=1−2ex1−5ex
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