Soit g la fonction définie sur ]−∞;+∞[ par g(x)=ex+x+1 .
Question 1
Calculer les limites de g en −∞ et +∞.
Correction
x→−∞limexx→−∞limx+1==0−∞}par somme
x→−∞limex+x+1=−∞
x→+∞limexx→+∞limx+1==+∞+∞}par somme
x→+∞limex+x+1=+∞
Question 2
Etudiez les variations de g.
Correction
Soit g(x)=ex+x+1 g est dérivable sur ]−∞;+∞[ On a : g′(x)=ex+1. Pour tout réel x, on a ex+1>0. Il vient alors que :
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 ]−∞;+∞[, la fonction g est continue et strictement croissante. De plus, x→−∞limg(x)=−∞ et x→+∞limg(x)=+∞ . Or 0∈]−∞;+∞[, 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(−1,28)≈−0,001 et g(−1,27)≈0,0108 . Or 0∈]−0,001;0,108], donc d'après le théorème des valeurs intermédiaires on en déduit que :
−1,28≤α≤−1,27
Question 4
En déduire le signe de g sur ]−∞;+∞[.
Correction
Sur ]−∞;+∞[, la fonction g est continue et strictement croissante et g(α)=0. Donc g(x)≤0 pour tout x∈]−∞;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)=ex+1xex .
Démontrer que, pour tout réel x, f′(x)=(ex+1)2exg(x).
Correction
Soit : f(x)=ex+1xex f est dérivable sur ]−∞;+∞[ Ici on reconnait la forme (vu)′=v2u′v−uv′ avec u(x)=xex et v(x)=ex+1. Attention : pour u(x)=xex, lorsque nous allons faire sa dérivée il faudra utiliser la forme (uv)′. Ainsi u′(x)=ex+xex et v′(x)=ex. Il vient alors que : f′(x)=(ex+1)2(ex+xex)(ex+1)−xex×exéquivaut successivement à f′(x)=(ex+1)2e2x+ex+xe2x+xex−xe2x f′(x)=(ex+1)2e2x+ex+xex f′(x)=(ex+1)2ex(ex+1+x)
f′(x)=(ex+1)2exg(x)
Question 6
Etudier le sens de variations de la fonction f (les limites de la fonction f ne sont pas demandées).
Correction
Pour tout réel x, on a ex>0 et (ex+1)2>0 Comme f′(x)=(ex+1)2exg(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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