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Fonction exponentielle de base $e$
Exercices types :
1
1
1
ère
partie - Exercice 2
25 min
45
On considère la fonction
g
g
g
définie sur
[
0
;
+
∞
[
\left[0;+\infty \right[
[
0
;
+
∞
[
par
g
(
x
)
=
e
x
−
x
−
1
g\left(x\right)=e^{x} -x-1
g
(
x
)
=
e
x
−
x
−
1
Question 1
Calculer la dérivée de la fonction
g
g
g
sur
[
0
;
+
∞
[
\left[0;+\infty \right[
[
0
;
+
∞
[
.
Correction
(
e
x
)
′
=
e
x
\left(e^{x} \right)^{'} =e^{x}
(
e
x
)
′
=
e
x
g
g
g
est dérivable sur
[
0
;
+
∞
[
\left[0;+\infty \right[
[
0
;
+
∞
[
.
On a :
g
′
(
x
)
=
e
x
−
1
g'\left(x\right)=e^{x} -1
g
′
(
x
)
=
e
x
−
1
Question 2
Etudier le signe de
g
′
g'
g
′
sur
[
0
;
+
∞
[
\left[0;+\infty \right[
[
0
;
+
∞
[
. Pour cela, il nous faudra résoudre l'inéquation
e
x
−
1
≥
0
e^{x}-1 \ge 0
e
x
−
1
≥
0
Correction
Résolvons l'inéquation :
e
x
−
1
≥
0
e^{x}-1 \ge 0
e
x
−
1
≥
0
équivaut successivement à :
e
x
≥
1
e^{x} \ge 1
e
x
≥
1
e
x
≥
e
0
e^{x} \ge e^{0}
e
x
≥
e
0
x
≥
0
x \ge 0
x
≥
0
Cela signifie que
e
x
−
1
≥
0
e^{x}-1 \ge 0
e
x
−
1
≥
0
lorsque
x
≥
0
x \ge 0
x
≥
0
.
Autrement dit,
g
′
g'
g
′
est positive dès que
x
≥
0
x \ge 0
x
≥
0
.
Question 3
Etudier le sens de variation de la fonction
g
g
g
sur
[
0
;
+
∞
[
\left[0;+\infty \right[
[
0
;
+
∞
[
.
Correction
Si
f
′
f'
f
′
est négative sur
[
a
;
b
]
\left[a;b\right]
[
a
;
b
]
alors
f
f
f
est décroissante sur
[
a
;
b
]
\left[a;b\right]
[
a
;
b
]
.
Si
f
′
f'
f
′
est positive sur
[
a
;
b
]
\left[a;b\right]
[
a
;
b
]
alors
f
f
f
est croissante sur
[
a
;
b
]
\left[a;b\right]
[
a
;
b
]
.
D'après la question précédente, il vient alors que :
Question 4
Déterminer le signe de
g
(
x
)
g\left(x\right)
g
(
x
)
suivant les valeurs de
x
x
x
.
Correction
On remarque que :
g
(
0
)
=
e
0
−
0
−
1
=
0
g\left(0\right)=e^{0} -0-1=0
g
(
0
)
=
e
0
−
0
−
1
=
0
On indique cela dans le tableau de variation ci-dessous :
Ainsi la fonction
g
g
g
admet un minimum qui vaut
0
0
0
lorsque
x
=
0
x=0
x
=
0
. La fonction
g
g
g
est donc positive.
Ainsi, pour tout
x
x
x
de l'intervalle
[
0
;
+
∞
[
\left[0;+\infty \right[
[
0
;
+
∞
[
, on a :
g
(
x
)
≥
0
g\left(x\right)\ge 0
g
(
x
)
≥
0
.
Question 5
En déduire que pour tout réel
x
x
x
appartenant à l'intervalle
[
0
;
+
∞
[
\left[0;+\infty \right[
[
0
;
+
∞
[
, on a :
e
x
−
x
>
0
e^{x} -x>0
e
x
−
x
>
0
Correction
On a vu à la question
2
2
2
, que pour tout
x
x
x
de l'intervalle
[
0
;
+
∞
[
\left[0;+\infty \right[
[
0
;
+
∞
[
, on a :
g
(
x
)
≥
0
g\left(x\right)\ge 0
g
(
x
)
≥
0
Ainsi :
e
x
−
x
−
1
≥
0
e^{x} -x-1\ge 0
e
x
−
x
−
1
≥
0
donc
e
x
−
x
≥
1
e^{x} -x\ge 1
e
x
−
x
≥
1
D'où :
e
x
−
x
≥
1
>
0
e^{x} -x\ge 1>0
e
x
−
x
≥
1
>
0
. Ce qui permet de dire que tout réel
x
x
x
appartenant à l'intervalle
[
0
;
+
∞
[
\left[0;+\infty \right[
[
0
;
+
∞
[
, on a :
e
x
−
x
>
0
e^{x} -x>0
e
x
−
x
>
0