Comment étudier les variations d'une fonction produit de la forme f(x)=(ax+b)(cx+d)f\left(x\right)=\left(ax+b\right)\left(cx+d\right) - Exercice 1

15 min
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Question 1

Soit ff la fonction définie sur R\mathbb{R} par f(x)=(x+1)(x−2)f\left(x\right)=\left(x+1\right)\left(x-2\right) .
  • Déterminer l'expression de la dérivée f′f' de ff.
  • Etudier le signe de f′(x)f'\left(x\right) en fonction de xx.
  • En déduire le tableau de variation de ff.
  • Cela peut également se résumer en une question : étudier les variations de ff sur R\mathbb{R} .

    Correction
    • Si f′f' est négative sur [a;b]\left[a;b\right] alors ff est décroissante sur [a;b]\left[a;b\right].
    • Si f′f' est positive sur [a;b]\left[a;b\right] alors ff est croissante sur [a;b]\left[a;b\right].
    ff est dérivable sur R\mathbb{R}.
    On reconnaît la forme (uv)′=u′v+uv′\left(uv\right)'=u'v+uv' avec u(x)=x+1u\left(x\right)=x+1 et v(x)=x−2v\left(x\right)=x-2
    Ainsi : u′(x)=1u'\left(x\right)=1 et v′(x)=1v'\left(x\right)=1.
    Il vient alors que :
    f′(x)=1×(x−2)+(x+1)×1f'\left(x\right)=1\times \left(x-2\right)+\left(x+1\right)\times 1
    f′(x)=x−2+x+1f'\left(x\right)=x-2+x+1
    f′(x)=2x−1f'\left(x\right)=2x-1
    Ici la dérivée est une fonction du 11er degré.
    Pour étudier son signe, nous allons résoudre l'inéquation f′(x)≥0f'\left(x\right)\ge 0.
    En effet, en résolvant f′(x)≥0f'\left(x\right)\ge 0, on déterminera ainsi l'intervalle sur lequel la dérivée est positive ou nulle.
    Il vient alors que :
    f′(x)≥0f'\left(x\right)\ge 0 équivaut successivement à
    2x−1≥02x-1\ge 0
    2x≥12x\ge 1
    x≥12x\ge \frac{1}{2}
    Cela signifie que l'on va mettre le signe ++ dans la ligne de 2x−12x-1 lorsque xx sera supérieur ou égale à 12\frac{1}{2} .
    Il en résulte donc que :
    • si x∈]−∞;12]x\in\left]-\infty;\frac{1}{2}\right] alors f′(x)≤0f'\left(x\right)\le0 et donc ff est décroissante sur cet intervalle.
    • si x∈[12;+∞[x\in\left[\frac{1}{2};+\infty\right[ alors f′(x)≥0f'\left(x\right)\ge0 et donc ff est croissante sur cet intervalle.
    Nous traduisons toutes ces informations dans le tableau de variation ci-dessous :
    De plus :
    f(12)=(12+1)(12−2)=−94f\left(\frac{1}{2} \right)=\left(\frac{1}{2} +1\right)\left(\frac{1}{2} -2\right)=-\frac{9}{4}
    Question 2

    Soit ff la fonction définie sur R\mathbb{R} par f(x)=(−3x+2)(2x+6)f\left(x\right)=\left(-3x+2\right)\left(2x+6\right) .
  • Déterminer l'expression de la dérivée f′f' de ff.
  • Etudier le signe de f′(x)f'\left(x\right) en fonction de xx.
  • En déduire le tableau de variation de ff.
  • Cela peut également se résumer en une question : étudier les variations de ff sur R\mathbb{R} .

    Correction
    • Si f′f' est négative sur [a;b]\left[a;b\right] alors ff est décroissante sur [a;b]\left[a;b\right].
    • Si f′f' est positive sur [a;b]\left[a;b\right] alors ff est croissante sur [a;b]\left[a;b\right].
    ff est dérivable sur R\mathbb{R}.
    On reconnaît la forme (uv)′=u′v+uv′\left(uv\right)'=u'v+uv' avec u(x)=−3x+2u\left(x\right)=-3x+2 et v(x)=2x+6v\left(x\right)=2x+6
    Ainsi : u′(x)=−3u'\left(x\right)=-3 et v′(x)=2v'\left(x\right)=2.
    Il vient alors que :
    f′(x)=−3×(2x+6)+(−3x+2)×2f'\left(x\right)=-3\times \left(2x+6\right)+\left(-3x+2\right)\times 2
    f′(x)=−6x−18−6x+4f'\left(x\right)=-6x-18-6x+4
    f′(x)=−12x−14f'\left(x\right)=-12x-14
    Ici la dérivée est une fonction du 11er degré.
    Pour étudier son signe, nous allons résoudre l'inéquation f′(x)≥0f'\left(x\right)\ge 0.
    En effet, en résolvant f′(x)≥0f'\left(x\right)\ge 0, on déterminera ainsi l'intervalle sur lequel la dérivée est positive ou nulle.
    Il vient alors que :
    f′(x)≥0f'\left(x\right)\ge 0 équivaut successivement à
    −12x−14≥0-12x-14\ge 0
    −12x≥14-12x\ge 14
    x≤14−12x\le \frac{14}{-12} Attention : on change le sens de l’ineˊquation car on divise par un neˊgatif.{\color{red}\text{Attention : on change le sens de l'inéquation car on divise par un négatif.}}
    x≤−76x\le -\frac{7}{6}
    Cela signifie que l'on va mettre le signe ++ dans la ligne de −12x−14-12x-14 lorsque xx sera inférieur ou égale à −76-\frac{7}{6} .
    Il en résulte donc que :
    • si x∈]−∞;−76]x\in\left]-\infty;-\frac{7}{6}\right] alors f′(x)≥0f'\left(x\right)\ge0 et donc ff est croissante sur cet intervalle.
    • si x∈[−76;+∞[x\in\left[-\frac{7}{6};+\infty\right[ alors f′(x)≤0f'\left(x\right)\le0 et donc ff est décroissante sur cet intervalle.
    Nous traduisons toutes ces informations dans le tableau de variation ci-dessous :
    De plus :
    f(−76)=(−3×(−76)+2)(2×(−76)+6)=1216f\left(-\frac{7}{6}\right)=\left(-3\times\left(-\frac{7}{6}\right)+2\right)\left(2\times\left(-\frac{7}{6}\right)+6\right)=\frac{121}{6}
    Question 3

    Soit ff la fonction définie sur R\mathbb{R} par f(x)=(−4x−2)(−x−5)f\left(x\right)=\left(-4x-2\right)\left(-x-5\right) .
  • Déterminer l'expression de la dérivée f′f' de ff.
  • Etudier le signe de f′(x)f'\left(x\right) en fonction de xx.
  • En déduire le tableau de variation de ff.
  • Cela peut également se résumer en une question : étudier les variations de ff sur R\mathbb{R} .

    Correction
    • Si f′f' est négative sur [a;b]\left[a;b\right] alors ff est décroissante sur [a;b]\left[a;b\right].
    • Si f′f' est positive sur [a;b]\left[a;b\right] alors ff est croissante sur [a;b]\left[a;b\right].
    ff est dérivable sur R\mathbb{R}.
    On reconnaît la forme (uv)′=u′v+uv′\left(uv\right)'=u'v+uv' avec u(x)=−4x−2u\left(x\right)=-4x-2 et v(x)=−x−5v\left(x\right)=-x-5
    Ainsi : u′(x)=−4u'\left(x\right)=-4 et v′(x)=−1v'\left(x\right)=-1.
    Il vient alors que :
    f′(x)=−4×(−x−5)+(−4x−2)×(−1)f'\left(x\right)=-4\times \left(-x-5\right)+\left(-4x-2\right)\times \left(-1\right)
    f′(x)=4x+20+4x+2f'\left(x\right)=4x+20+4x+2
    f′(x)=8x+22f'\left(x\right)=8x+22
    Ici la dérivée est une fonction du 11er degré.
    Pour étudier son signe, nous allons résoudre l'inéquation f′(x)≥0f'\left(x\right)\ge 0.
    En effet, en résolvant f′(x)≥0f'\left(x\right)\ge 0, on déterminera ainsi l'intervalle sur lequel la dérivée est positive ou nulle.
    Il vient alors que :
    f′(x)≥0f'\left(x\right)\ge 0 équivaut successivement à
    8x+22≥08x+22\ge 0
    8x≥−228x\ge -22
    x≥−228x\ge \frac{-22}{8}
    x≥−114x\ge -\frac{11}{4}
    Cela signifie que l'on va mettre le signe ++ dans la ligne de 8x+228x+22 lorsque xx sera supérieur ou égale à −114-\frac{11}{4}.
    Il en résulte donc que :
    • si x∈]−∞;−114]x\in\left]-\infty;-\frac{11}{4}\right] alors f′(x)≤0f'\left(x\right)\le0 et donc ff est décroissante sur cet intervalle.
    • si x∈[−114;+∞[x\in\left[-\frac{11}{4};+\infty\right[ alors f′(x)≥0f'\left(x\right)\ge0 et donc ff est croissante sur cet intervalle.
    Nous traduisons toutes ces informations dans le tableau de variation ci-dessous :
    De plus :
    f(−114)=(−4×(−114)−2)(−(−114)−5)=−814f\left(-\frac{11}{4}\right)=\left(-4\times\left(-\frac{11}{4}\right)-2\right)\left(-\left(-\frac{11}{4}\right)-5\right)=-\frac{81}{4}

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