Fonction exponentielle de base $e$

Savoir étudier le signe d'expressions avec des exponentielles - Exercice 2

15 min
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Question 1
Déterminer le signe des fonctions suivantes sur R\mathbb{R} .

f(x)=xexf\left(x\right)=xe^{x}

Correction
  • La fonction exponentielle est strictement positive. Autrement dit, pour tout réel xx, on a : ex>0e^{x}>0
ff est sous la forme d'un produit. Nous allons donc utiliser un tableau de signe.
Pour tout réel xx, on a : ex>0e^{x}>0.
Dans la ligne xx, nous mettrons le signe ++ si x0x\ge 0 et nous mettrons le signe - si x0x\le 0. Il en résulte donc que :
Question 2

f(x)=ex(2+e2x+1)f\left(x\right)=e^{x} \left(2+e^{-2x+1} \right)

Correction
  • La fonction exponentielle est strictement positive. Autrement dit, pour tout réel xx, on a : ex>0e^{x}>0
ff est sous la forme d'un produit. Nous allons donc utiliser un tableau de signe.
Pour tout réel xx, on a : ex>0e^{x}>0. Il en est de même pour e2x+1e^{-2x+1} qui est strictement positif également car nous savons qu'une exponentielle est strictement positif c'est à dire e2x+1>0e^{-2x+1}>0.
Comme 2>02>0 alors 2+e2x+1>02+e^{-2x+1}>0       \;\;\;Il en résulte donc que :
Question 3

f(x)=(x5)exf\left(x\right)=\left(x-5\right)e^{x}

Correction
Pour tout réel xx, on a ex>0e^{x} >0. Donc ff est alors du signe de x5x-5 .
Pour étudier le signe de x5x-5, nous allons résoudre l'inéquation suivante :
x50x5x-5\ge 0\Leftrightarrow x\ge 5
Cela signifie que l'on va mettre le signe ++ dans la ligne de x5x-5 lorsque xx sera supérieur ou égale à 55.
Il en résulte donc que :
  • si x];5]x\in\left]-\infty;5\right] alors f(x)0f\left(x\right)\le0 .
  • si x[5;+[x\in\left[5;+\infty\right[ alors f(x)0f\left(x\right)\ge0 .
Nous traduisons toutes ces informations dans le tableau de signe ci-dessous :
Question 4

f(x)=(2x6)exf\left(x\right)=\left(-2x-6\right)e^{x}

Correction
Pour tout réel xx, on a ex>0e^{x} >0. Donc ff est alors du signe de 2x6-2x-6 .
Pour étudier le signe de 2x6-2x-6, nous allons résoudre l'inéquation suivante :
2x60-2x-6\ge 0
2x6-2x\ge6
x62x\le\frac{6}{-2} . Nous avons ici changé le sens de l'inéquation car nous avons divisé par un nombre négatif.
x3x\le-3
Cela signifie que l'on va mettre le signe ++ dans la ligne de 2x6-2x-6 lorsque xx sera inférieur ou égale à 3-3.
Il en résulte donc que :
  • si x];3]x\in\left]-\infty;-3\right] alors f(x)0f\left(x\right)\ge0 .
  • si x[3;+[x\in\left[-3;+\infty\right[ alors f(x)0f\left(x\right)\le0 .
Nous traduisons toutes ces informations dans le tableau de signe ci-dessous :
Question 5

f(x)=(4x8)e2x+3f\left(x\right)=\left(4x-8\right)e^{2x+3}

Correction
Pour tout réel xx, on rappelle qu'une exponentielle est strictement positive ainsi : e2x+3>0e^{2x+3} >0. Donc ff est alors du signe de 4x84x-8 .
Pour étudier le signe de 4x84x-8, nous allons résoudre l'inéquation suivante :
4x804x-8\ge 0
4x84x\ge8
x2x\ge2
Cela signifie que l'on va mettre le signe ++ dans la ligne de 4x84x-8 lorsque xx sera supérieur ou égale à 22.
Il en résulte donc que :
  • si x];2]x\in\left]-\infty;2\right] alors f(x)0f\left(x\right)\le0 .
  • si x[2;+[x\in\left[2;+\infty\right[ alors f(x)0f\left(x\right)\ge0 .
Nous traduisons toutes ces informations dans le tableau de signe ci-dessous :
Question 6

f(x)=(x7)exf\left(x\right)=\left(x-7\right)e^{-x}

Correction
Pour tout réel xx, on rappelle qu'une exponentielle est strictement positive ainsi : ex>0e^{-x} >0. Donc ff est alors du signe de x7x-7 .
Pour étudier le signe de x7x-7, nous allons résoudre l'inéquation suivante :
x70x7x-7\ge 0\Leftrightarrow x\ge 7
Cela signifie que l'on va mettre le signe ++ dans la ligne de x7x-7 lorsque xx sera supérieur ou égale à 77.
Il en résulte donc que :
  • si x];7]x\in\left]-\infty;7\right] alors f(x)0f\left(x\right)\le0 .
  • si x[7;+[x\in\left[7;+\infty\right[ alors f(x)0f\left(x\right)\ge0 .
Nous traduisons toutes ces informations dans le tableau de signe ci-dessous :
Question 7

f(x)=(3x18)e6x+2f\left(x\right)=\left(-3x-18\right)e^{-6x+2}

Correction
Pour tout réel xx, on rappelle qu'une exponentielle est strictement positive ainsi : e6x+2>0e^{-6x+2} >0.
Donc ff est alors du signe de 3x18-3x-18 .
Pour étudier le signe de 3x18-3x-18, nous allons résoudre l'inéquation suivante :
3x180-3x-18\ge 0
3x18-3x\ge18
x183x\le \frac{18}{-3} . Nous avons ici changé le sens de l'inéquation car nous avons divisé par un nombre négatif.
x6x\le-6
Cela signifie que l'on va mettre le signe ++ dans la ligne de 3x18-3x-18 lorsque xx sera inférieur ou égale à 6-6.
Il en résulte donc que :
  • si x];6]x\in\left]-\infty;-6\right] alors f(x)0f\left(x\right)\ge0 .
  • si x[6;+[x\in\left[-6;+\infty\right[ alors f(x)0f\left(x\right)\le0 .
Nous traduisons toutes ces informations dans le tableau de signe ci-dessous :