Variations - Exercice 3

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

Déterminer la limite de la fonction ff en 00. Que peut-on en déduire graphiquement?

Correction
  • lim⁡x→0+ln⁡(x)=−∞\lim\limits_{x\to 0^{+} } \ln \left(x\right)=-\infty
  • lim⁡x→0+−4ln⁡(x)=+∞lim⁡x→0+x−5=−5}par somme\left. \begin{array}{ccc} {\lim\limits_{x\to 0^{+} } -4\ln \left(x\right)} & {=} & {+\infty } \\ {\lim\limits_{x\to 0^{+} } x-5} & {=} & {-5} \end{array}\right\}{\text{par somme}}
    lim⁡x→0+x−5−4ln⁡(x)=+∞\lim\limits_{x\to 0^{+} } x-5-4\ln \left(x\right)=+\infty
    Si lim⁡x→nombref(x)=+∞\lim\limits_{x\to \text{nombre}} f(x) =+\infty alors la fonction ff admet une asymptote verticale d'équation x=nombrex=\text{nombre}
    Si lim⁡x→nombref(x)=−∞\lim\limits_{x\to \text{nombre}} f(x) =-\infty alors la fonction ff admet une asymptote verticale d'équation x=nombrex=\text{nombre}
    Interprétation graphique : la courbe CfC_{f} admet une asymptote verticale d'équation x=0x=0.
    Question 2

    Calculer la dérivée f′f' de la fonction ff.

    Correction
    Soit f(x)=x−5−4ln⁡(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)=1−4xf'\left(x\right)=1-\frac{4}{x}
    f′(x)=xx−4xf'\left(x\right)=\frac{x}{x} -\frac{4}{x}
    Ainsi :
    f′(x)=x−4xf'\left(x\right)=\frac{x-4}{x}

    Question 3

    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)=x−4xf'\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 f′f' dépend alors de x−4x-4.
    x−4≥0⇔x≥4x-4\ge 0\Leftrightarrow x\ge 4 .
    Cela signifie que l'on mettra le signe ++ pour le signe de x−4x-4 dès que x≥4x\ge 4 . On en déduit le tableau de variation suivant :
    Question 4

    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)(x−a)+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)(x−e)+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)=e−5−4ln⁡(e)f\left(e\right)=e-5-4\ln \left(e\right)
    f(e)=e−5−4f\left(e\right)=e-5-4
    f(e)=e−9f\left(e\right)=e-9
    2ème étape : calculer f′(e)f'\left(e\right)
    f′(e)=e−4ef'\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)(x−e)+f(e)y=f'\left(e\right)\left(x-e\right)+f\left(e\right)
    y=(e−4e)×(x−e)+e−9y=\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=(e−4e)×(x−e)+e−9y=\left(\frac{e-4}{e}\right)\times \left(x-e\right)+e-9
    .

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