Soit la fonction f définie sur [1;6] par : f(x)=−x2+10x−9−8ln(x). On note Cf la courbe représentative de la fonction f.
Calculer f′(x) .
Correction
f′(x)=−2x+10−x8 . Nous allons maintenant tout mettre au même dénominateur. f′(x)=x−2x×x+x10×x−x8 f′(x)=x−2x2+x10x−x8 f′(x)=x−2x2+10x−8
Question 2
Etudier le signe de f′ sur l'intervalle [1;6] et dresser le tableau de variation de f.
Correction
Sur l'intervalle [1;6], x>0 donc f′(x) est du signe de −2x2+10x−8. On cherche le signe de −2x2+10x−8. On va utiliser le discriminant : Δ=102−4×(−2)×(−8) Δ=36. Il existe donc deux solutions que l'on note Les racines du polynôme sont : x1=2a−b−Δ=−4−10−6=4 x2=2a−b+Δ=−4−10+6=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. De plus :
f(1)=−12+10×1−9−8ln(1) d'où : f(1)=0
f(4)=−42+10×4−9−8ln(4) d'où : f(4)=15−8ln(4)
f(6)=−62+10×6−9−8ln(6) d'où : f(6)=15−8ln(6)
D'où le tableau de variation de la fonction f :
Question 3
Soit g(x)=xln(x)−x une fonction définie sur [1;6]
Prouver que g est une primitive de la fonction x↦ln(x)
Correction
Dans le cas où une primitive est donnée, il vous suffit de dériver la primitive et d'obtenir comme résultat f.
Autrement dit, dans notre cas, il faut montrer que : g′(x)=ln(x) Soit g(x)=xln(x)−x . Ici on reconnaît la forme : (uv+w)′=u′v+uv′+w′ avec u(x)=x ; v(x)=ln(x) et w(x)=−x. Ainsi : u′(x)=1 ; v′(x)=x1 et w′(x)=−1. Il vient alors que : g′(x)=1×ln(x)+x×x1−1 équivaut successivement à : g′(x)=ln(x)+xx−1 g′(x)=ln(x)+1−1 D'où :
g′(x)=ln(x)
Nous venons de montrer que x↦xln(x)−x est une primitive de la fonction x↦ln(x)
Question 4
En déduire une primitive F de la fonction f sur l’intervalle [1;6] .
Correction
Nous rappelons que : f(x)=−x2+10x−9−8ln(x) et nous savons également que x↦xln(x)−x est une primitive de la fonction x↦ln(x) . Il en résulte donc que : F(x)=−31x3+10×21x2−9x−8×(xln(x)−x) F(x)=−31x3+5x2−9x−8xln(x)+8x
F(x)=−31x3+5x2−x−8xln(x)
Question 5
Calculer la valeur moyenne de la fonction f sur l'intervalle [1;6] . Donner la valeur exacte puis une valeur décimale arrondie au dixième.
Correction
f une fonction continue sur un intervalle [a;b]. La valeur moyenne de la fonction f sur [a;b] est le réel m défini par m=b−a1∫abf(x)dx
On a : m=6−11∫16f(x)dx m=51∫16f(x)dx m=51×(F(6)−F(1)) m=51×[−31×63+5×62−6−8×6ln(6)−(−31×13+5×12−1−8×1ln(1))] m=51×[−72+180−6−48ln(6)−(−31+5−1)] m=51×[102−48ln(6)−(311)] m=51×[102−48ln(6)−311]
m=51×(3295−48ln(6))
. Il s'agit de la valeur exacte.
m≈2,5
au dixième près.
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