Etudier les variations avec la fonction x↦exx\mapsto e^{x} - Exercice 4

15 min
30
Soit ff la fonction définie sur R\mathbb{R} par : f(x)=(4x+3)exf\left(x\right)=\left(4x+3\right)e^{x}
Question 1

Déterminer la fonction dérivée f′f' de ff .

Correction
    Deˊriveˊe du produit\text{\purple{Dérivée du produit}}
On considère deux fonctions uu et vv, dérivables sur un intervalle II alors
(uv)′=u′v+uv′\left(uv\right)'=u'v+uv'
Soit f(x)=(4x+3)exf\left(x\right)=\left(4x+3\right)e^{x}
ff est dérivable sur R\mathbb{R}.
Ici on reconnaît la forme (uv)′=u′v+uv′\left(uv\right)'=u'v+uv' avec u(x)=4x+3u\left(x\right)=4x+3 et v(x)=exv\left(x\right)=e^{x} .
Ainsi u′(x)=4u'\left(x\right)=4 et v′(x)=exv'\left(x\right)=e^{x} .
Il vient alors que :
f′(x)=4ex+(4x+3)exf'\left(x\right)=4e^{x} +\left(4x+3\right)e^{x}
f′(x)=4ex+4x×ex+3×exf'\left(x\right)=4e^{x} +4x\times e^{x} +3\times e^{x}
f′(x)=4ex+4xex+3exf'\left(x\right)=4e^{x} +4xe^{x} +3e^{x}
f′(x)=4xex+7exf'\left(x\right)=4x{\color{blue}{e^{x}}} +7{\color{blue}{e^{x}}}
f′(x)=ex(4x+7)f'\left(x\right)={\color{blue}{e^{x}}}\left(4x+7\right)
Il faut penser à factoriser par les exponentielles afin de faciliter les études de signes.
Question 2

Justifier que f′f' est du signe de 4x+74x+7

Correction
D'après la question prédécente, nous savons que : f′(x)=ex(4x+7)f'\left(x\right)=e^{x}\left(4x+7\right) .
Pour tout réel xx, on a ex>0e^{x} >0. Il en résulte donc que le signe de f′f' dépend alors du signe de 4x+74x+7.
Question 3

Etudier le signe de f′(x)f'\left(x\right) et dresser le tableau de variation de ff.

Correction
Pour étudier le signe de f′f', il nous faut donc étudier le signe de 4x+74x+7.
On va devoir résoudre l'inéquation 4x+7≥04x+7\ge 0 . Il vient alors que :
4x+7≥0⇔4x≥−7⇔x≥−74.4x+7\ge 0\Leftrightarrow 4x\ge -7\Leftrightarrow x\ge -\frac{7}{4} .
Cela signifie que l'on va mettre le signe ++ dans la ligne de 4x+74x+7 lorsque xx sera supérieur ou égale à −74-\frac{7}{4}.
Il en résulte donc que :
  • si x∈]−∞;−74]x\in\left]-\infty;-\frac{7}{4}\right] alors f′(x)≤0f'\left(x\right)\le0 et donc ff est décroissante sur cet intervalle.
  • si x∈[−74;+∞[x\in\left[-\frac{7}{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(−74)=(4×(−74)+3)e−74f\left(-\frac{7}{4} \right)=\left(4\times\left(-\frac{7}{4} \right) +3\right)e^{-\frac{7}{4} }
f(−74)=(−7+3)e−74f\left(-\frac{7}{4} \right)=\left(-7+3\right)e^{-\frac{7}{4} }
f(−74)=−4e−74f\left(-\frac{7}{4} \right)=-4e^{-\frac{7}{4} }

Signaler une erreur

Aide-nous à améliorer nos contenus en signalant les erreurs ou problèmes que tu penses avoir trouvés.

Connecte-toi ou crée un compte pour signaler une erreur.