Extremums - Exercice 1

15 min
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On considère la fonction ff définie sur [−3,5]\left[-3,5\right] par : f(x)=x2−6x+1f\left(x\right)=x^{2} -6x+1 . On note Cf\mathscr{C}_{f} la courbe représentative de la fonction ff .
Question 1

Déterminer l'expression de la dérivée f′f' de ff puis étudier le signe de f′(x)f'\left(x\right) en fonction de xx.

Correction
ff est dérivable sur [−3,5]\left[-3,5\right] .
On a :
f′(x)=2x−6f'\left(x\right)=2x-6

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−6≥02x-6\ge 0
2x≥62x\ge 6
x≥62x\ge \frac{6}{2}
x≥3x\ge 3
Cela signifie que l'on va mettre le signe ++ dans la ligne de 2x−62x-6 lorsque xx sera supérieur ou égale à 33.
Il en résulte donc que :
  • si x∈[−3;3]x\in\left[-3;3\right] alors f′(x)≤0f'\left(x\right)\le0 .
  • si x∈[3;5]x\in\left[3;5\right] alors f′(x)≥0f'\left(x\right)\ge0 .
Nous traduisons toutes ces informations dans le tableau de signe de f′f' ci-dessous :
Question 2

Déterminer les extremums (éventuellement locaux) de ff sur [−3,5]\left[-3,5\right] .

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].
D'après la question précédente :
  • si x∈[−3;3]x\in\left[-3;3\right] alors f′(x)≤0f'\left(x\right)\le0 et donc ff est décroissante sur cet intervalle.
  • si x∈[3;5]x\in\left[3;5\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 de ff ci-dessous :
  • f(−3)=(−3)2−6×(−3)+1f\left(-3\right)=\left(-3\right)^{2} -6\times \left(-3\right)+1 ainsi f(−3)=28f\left(-3\right)=28
  • f(3)=32−6×3+1f\left(3\right)=3^{2} -6\times 3+1 ainsi f(3)=−8f\left(3\right)=-8
  • f(5)=52−6×5+1f\left(5\right)=5^{2} -6\times 5+1 ainsi f(5)=−4f\left(5\right)=-4
    • Soit ff une fonction dérivable sur un intervalle II et aa un réel de II .
    • Si f′f' s'annule en changeant de signe en aa, alors ff admet un extremum local en aa .
    D'après le tableau ci-dessus :
  • f′f' s'annule en changeant de signe en 33 donc ff admet un extremum local\text{\red{extremum local}}. Il s’agit, dans cette situation, d'un minimum
  • De plus :
  • Le maximum de ff sur [−3,5]\left[-3,5\right] est atteint en x=−3x=-3 et a pour valeur 2828 .
  • Le minimum de ff sur [−3,5]\left[-3,5\right] est atteint en x=3x=3 et a pour valeur −8-8 .
  • Question 3

    La courbe Cf\mathscr{C}_{f} admet-elle des tangentes parallèles à l'axe des abscisses ? Si oui, donner les abscisses des points vérifiant que les tangentes soient parallèles à l'axe des abscisses .

    Correction
    La courbe Cf\mathscr{C}_{f} admet des tangentes parallèles à l'axe des abscisses si et seulement si f′f' s'annule.
    La solution de l'équation f′(x)=0f'\left(x\right)=0 est alors x=3x=3 .
    Il en résulte donc qu'au point d'abscisse 33, la courbe Cf\mathscr{C}_{f} admet une tangente horizontale .

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