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)=x−xln(x). La fonction f est dérivable sur ]0;+∞[ et sa dérivée f′ est donnée par :
f′(x)=1−x1
f′(x)=1−ln(x)
f′(x)=−ln(x)
f′(x)=ln(x)
Correction
La bonne réponse est c. On reconnaît la forme : (w−uv)′=w′−(u′v+uv′) avec w(x)=x~; u(x)=x et v(x)=ln(x). Ainsi : w′(x)=1~; u′(x)=1 et v′(x)=x1. Il vient alors que : f′(x)=1−(ln(x)+x×x1) f′(x)=1−(ln(x)+1) f′(x)=1−ln(x)−1
f′(x)=−ln(x)
Question 2
On considère la fonction f définie par f(x)=(−x+2)ln(x). La fonction f est dérivable sur ]0;+∞[ et sa dérivée f′ est donnée par :
f′(x)=−ln(x)−1+x2
f′(x)=−x1
f′(x)=−x+2
f′(x)=−ln(x)
Correction
La bonne réponse est a. On reconnaît la forme : (uv)′=u′v+uv′ avec u(x)=−x+2 et v(x)=ln(x). Ainsi : u′(x)=−1 et v′(x)=x1. Il vient alors que : f′(x)=−ln(x)+(−x+2)×x1 f′(x)=−ln(x)+(−x×x1+2×x1) f′(x)=−ln(x)+(−1+x2)
f′(x)=−ln(x)−1+x2
Question 3
On considère la fonction f définie sur ]0;+∞[ par f(x)=2xln(x). L'équation de la tangente au point d'abscisse 1 est :
y=21x−21
y=21x+21
y=x+1
y=x−1
Correction
La bonne réponse est a. 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)=ln(x) et v(x)=2x. Ainsi : u′(x)=x1 et v′(x)=2. Il vient alors que : f′(x)=(2x)2x1×2x−2ln(x) f′(x)=(2x)22−2ln(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=1. Calculons d'une part : f(1) f(1)=2ln(1)=0 Calculons d'une part : f′(1) f′(1)=(2)22−2ln(1) f′(1)=42=21 On substitue ces valeurs dans la formule y=f′(1)(x−1)+f(1) ce qui nous donne : y=21×(x−1)+0
y=21x−21
Question 4
On considère la fonction f définie sur ]0;+∞[ par f(x)=2ln(x)−x2. La fonction f est :
Est concave sur ]0;+∞[
Est convexe sur ]0;+∞[
Change deux fois de convexité sur ]0;+∞[
Change une fois de convexité sur ]0;+∞[
Correction
La bonne réponse est a. On va calculer la dérivée de f que l'on notera f′. Ensuite on calculera la dérivée de f′ que l'on notera f′′.
f′(x)=x2−2x
Maintenant, nous calculons f′′.
f′′(x)=−x22−2
Pour tout réel x∈]0;+∞[, on vérifie facilement que −x22−2<0, ainsi :
Question 5
On considère la fonction f définie sur ]0;+∞[ par f(x)=(2x+1)ln(x). L'équation f(x)=0 admet :
Une solution positive.
Une solution négative.
Une solution négative et une solution positive.
Deux solutions positives.
Correction
La bonne réponse est c. f(x)=0 équivaut successivement à : (2x+1)ln(x)=0 . Il s'agit d'une équation produit nul, ainsi : 2x+1=0 ou ln(x)=0 Résolvons d'une part : 2x+1=0 équivaut à 2x=−1 x=2−1 Résolvons d'une part : ln(x)=0 équivaut à ln(x)=ln(1) x=1 Finalement, il y a deux solutions à l'équation (2x+1)ln(x)=0 c'est-à-dire
x=1 et x=2−1
Question 6
Soit n un entier naturel, l'ensemble des solutions de l'inéquation −0,45×(0,68)n+0,75≥0,7 est :
n≥5,7
n≥5
n≥6
n≥6,7
Correction
La bonne réponse est c. −0,45×(0,68)n+0,75≥0,7 équivaut successivement à −0,45×(0,68)n≥0,7−0,75 −0,45×(0,68)n≥−0,05 (0,68)n≤−0,45−0,05 (0,68)n≤91 ln(0,68)n≤ln(91) n×ln(0,68)≤ln(91) Or : ln(0,68)<0. D'où : n≥ln(0,68)ln(91). On cherche la valeur de ln(0,68)ln(91) à la calculatrice et on arrondi à l'entier supérieur.
n≥6
(à la calculatrice on obtient ln(0,68)ln(91)≈5,697 et on arrondi à l'entier supérieur)
Question 7
La valeur exacte de N=ln(5e3) est :
N=21ln(5)+23
N=ln(5)+3
N=2,304718956
N=ln(15)
Correction
La bonne réponse est a.
ln(a)+ln(b)=ln(a×b)
ln(a)−ln(b)=ln(ba)
ln(an)=nln(a)
ln(a1)=−ln(a)
21ln(a)=ln(a)
ln(ea)=a
N=ln(5e3) équivaut à N=21ln(5e3) N=21[ln(5)+ln(e3)] N=21[ln(5)+3] N=21[ln(5)+3] N=21×ln(5)+21×3
N=21ln(5)+23
Question 8
La valeur exacte de T=e5ln(2)×e7ln(4) est :
219
5ln(2)×7ln(4)
ln(2)×ln(4)
5×2×7×4
Correction
La bonne réponse est a. T=e5ln(2)×e7ln(4) T=eln(25)×eln(47) T=25×47 T=25×(22)7 T=25×214
T=219
Question 9
On considère la fonction f définie sur ]0;+∞[ par f(x)=x2. On note C sa courbe représentative.
L'aire, exprimée en unité d'aire, du domaine délimité par la courbe C, l'axe des abscisses, et les droites d'équations x=3 et x=8, est égale à :
8−31∫38f(x)dx
2ln(38)
2ln(83)
1,961650506
Correction
La bonne réponse est b. Il nous faut calculer I=∫38f(x)dx Comme f(x)=x2 alors une primitive de F(x)=2ln(x) F(8)=2ln(8) et F(3)=2ln(3) F(8)−F(3)=2ln(8)−2ln(3) F(8)−F(3)=2[ln(8)−ln(3)] F(8)−F(3)=2ln(38) Ainsi :
∫38f(x)dx=2ln(38)
Question 10
Soit x un réel strictement positif. La solution exacte de l'équation : (21)x=103 est :
x=ln(2)−ln(3)+ln(10)
x=ln(2)ln(3)−ln(10)
x=ln(2)ln(3)+ln(10)
1,736965594
Correction
La bonne réponse est a. (21)x=103 équivaut successivement à : xln(21)=ln(103) D'où : x=ln(21)ln(103) x=ln(1)−ln(2)ln(3)−ln(10) x=−ln(2)ln(3)−ln(10)
x=ln(2)−ln(3)+ln(10)
Question 11
Soit x un réel strictement positif. La solution de l’équation x23=92 est égale à :
4
1,217256436
e23ln(92)
e92ln(23)
Correction
La bonne réponse est c. ln(x23)=ln(92) 23ln(x)=ln(92) ln(x)=23ln(92) eln(x)=e23ln(92)
x=e23ln(92)
Question 12
On considère la fonction f définie sur ]1;+∞[ par f(x)=x−ln(x)ln(x) . La dérivée de f notée f′ vaut :
f′(x)=(x−ln(x))21
f′(x)=(x−ln(x))2−1
f′(x)=(x−ln(x))2x
f′(x)=1
Correction
La bonne réponse est a. Ici on reconnaît la forme : (vu)′=v2u′v−uv′ avec u(x)=ln(x) et v(x)=x. Ainsi : u′(x)=x1 et v′(x)=−x1. Il vient alors que : f′(x)=(x−ln(x))2x1×(x−ln(x))−ln(x)×(−x1) f′(x)=(x−ln(x))2x1×x+x1×(−ln(x))+ln(x)×x1 f′(x)=(x−ln(x))21−x1×ln(x)+ln(x)×x1 Ainsi :
f′(x)=(x−ln(x))21
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