Calculons x→−∞lim(−x+1)e2x+3 x→−∞lim−x+1x→−∞lime2x==+∞0} On rencontre ici une forme indéterminée. Pour relever cette indétermination, on développe l'expression. On a alors : x→−∞lim(−x+1)e2x+3=x→−∞lim−xe2x+e2x+3 x→−∞lim−xe2xx→−∞lime2x+3==03}par sommex→−∞lim−xe2x+e2x+3=3 Finalement :
x→−∞lim(−x+1)e2x+3=3
La courbe Cg admet une asymptote horizontale d'équation y=3
Question 2
Etudiez les variations de g.
Correction
Soit g(x)=(−x+1)e2x+3. g est dérivable sur ]−∞;+∞[ Ici on reconnaît la forme (uv)′=u′v+uv′ avec u(x)=−x+1 et v(x)=e2x. On note w(x)=3 Ainsi : u′(x)=−1 et v′(x)=2e2x, enfin w′(x)=0 Il vient alors que : g′(x)=−e2x+(−x+1)(2e2x) g′(x)=−e2x+(−x)×2e2x+1×2e2x g′(x)=−e2x−2xe2x+2e2x g′(x)=−2xe2x+e2x Ainsi :
g′(x)=e2x(−2x+1)
Pour tout réel x, on a e2x>0. −2x+1≥0⇔−2x≥−1⇔x≤−2−1⇔x≤21 Cela signifie que l'on va mettre le signe + dans la ligne de −2x+1 lorsque x sera inférieur ou égale à 21. On en déduit le tableau de variation suivant :
De plus : g(21)=21e+3
Question 3
Démontrez que l'équation g(x)=0 admet une unique solution α∈R. Donnez un encadrement de α à 10−2 près.
Correction
Sur ]−∞;21], la fonction g est continue et admet 3 comme minimum. La fonction g est strictement positive. Donc l'équation g(x)=0 n'a pas de solution sur cet intervalle. Sur [21;+∞[, la fonction g est continue et strictement décroissante. De plus, g(21)=21e+3 et x→+∞limg(x)=−∞ . Or 0∈]−∞;21e+3], donc d'après le théorème des valeurs intermédiaires, il existe une unique solution α dans R tel que g(x)=0. A la calculatrice, on vérifie que : g(1,24)≈0,134 et g(1,25)≈−0,045 . Or 0∈]−0,045;0,134], donc d'après le théorème des valeurs intermédiaires on en déduit que :
1,24≤α≤1,25
Question 4
En déduire le signe de g sur ]−∞;+∞[
Correction
Sur ]−∞;21], la fonction g est continue et admet 3 comme minimum. La fonction g est strictement positive. Sur [21;+∞[, la fonction g est continue et strictement décroissante et g(α)=0. Donc g(x)≥0 pour tout x∈[21;α] et g(x)≤0 pour tout x∈[α;+∞[. On résume cela dans un tableau de signe :
Question 5
Soit f la fonction définie sur ]−∞;+∞[ par f(x)=(−x+23)e2x+6x−1 .
Démontrer que, pour tout réel x, f′(x) s'exprime en fonction de g(x).
Correction
Soit f(x)=(−x+23)e2x+6x−1 . f est dérivable sur ]−∞;+∞[ . Ici on reconnaît la forme (uv)′=u′v+uv′ avec u(x)=−x+23 et v(x)=e2x. On note w(x)=6x−1 . Ainsi u′(x)=−1 et v′(x)=2e2x, enfin w′(x)=6 Il vient alors que : f′(x)=−e2x+(−x+23)(2e2x)+6 f′(x)=−e2x+(−x)×(2e2x)+23×(2e2x)+6 f′(x)=−e2x−2xe2x+3e2x+6 f′(x)=2e2x−2xe2x+6 Ainsi : f′(x)=e2x(−2x+2)+6. On va maintenant factoriser f′par 2. On obtient : f′(x)=2e2x(−x+1)+3×2⇔f′(x)=2[e2x(−x+1)+3] Il en résulte que :
f′(x)=2g(x)
Question 6
Etudier le sens de variations de la fonction f (les limites de la fonction f ne sont pas demandées).
Correction
Comme f′(x)=2g(x), il en résulte que le signe de f′ est le même que celui de g. D'après la question 4, nous avons vu que :
On en déduit facilement le tableau de variation de la fonction f :
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