Fonction logarithme népérien

Exercices types : 1ère partie - Exercice 2

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On considère la fonction ff définie sur l'intervalle ]0;15]\left]0;15 \right] par f(x)=x54ln(x)f\left(x\right)=x-5-4\ln \left(x\right) .
On note CfC_{f} sa courbe représentative dans un repère du plan.
Question 1

Calculer la dérivée ff' de la fonction ff.

Correction
Soit f(x)=x54ln(x)f\left(x\right)=x-5-4\ln \left(x\right)
ff est dérivable sur ]0;15]\left]0;15 \right].
On a :
f(x)=14xf'\left(x\right)=1-\frac{4}{x}
f(x)=xx4xf'\left(x\right)=\frac{x}{x} -\frac{4}{x}
f(x)=x4xf'\left(x\right)=\frac{x-4}{x}

Question 2

Dresser le tableau de variation de ff sur ]0;15]\left]0;15 \right].

Correction
D'après la question précédente, nous savons que : f(x)=x4xf'\left(x\right)=\frac{x-4}{x}
Pour tout réel x]0;15]x\in\left]0;15 \right], on vérifie aisément que x>0x>0. Le signe de ff' dépend alors de x4x-4.
x40x4x-4\ge 0\Leftrightarrow x\ge 4 .
Cela signifie que l'on mettra le signe ++ pour le signe de x4x-4 dès que x4x\ge 4 . On en déduit le tableau de variation suivant :
Question 3

Déterminer une équation de la tangente (T)\left(T\right) à la courbe CfC_{f} au point d'abscisse ee.

Correction
L'équation de la tangente au point d'abscisse aa s'écrit y=f(a)(xa)+f(a)y=f'\left(a\right)\left(x-a\right)+f\left(a\right).
Ici a=ea=e, ce qui donne, y=f(e)(xe)+f(e)y=f'\left(e\right)\left(x-e\right)+f\left(e\right).
1ère étape : calculer f(e)f\left(e\right)
f(e)=e54ln(e)f\left(e\right)=e-5-4\ln \left(e\right)
f(e)=e54f\left(e\right)=e-5-4
f(e)=e9f\left(e\right)=e-9
2ème étape : calculer f(e)f'\left(e\right)
f(e)=e4ef'\left(e\right)=\frac{e-4}{e}
3ème étape : on remplace les valeurs de f(e)f\left(e\right) et de f(e)f'\left(e\right) dans la formule de l'équation de tangente.
On sait que :
y=f(e)(xe)+f(e)y=f'\left(e\right)\left(x-e\right)+f\left(e\right)
y=(e4e)×(xe)+e9y=\left(\frac{e-4}{e}\right)\times \left(x-e\right)+e-9
Ainsi l'équation de la tangente à la courbe CfC_{f} au point d'abscisse ee est alors :
y=(e4e)×(xe)+e9y=\left(\frac{e-4}{e}\right)\times \left(x-e\right)+e-9
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