Savoir étudier le signe d'expressions avec des exponentielles - Exercice 2

15 min
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Question 1
Déterminer le signe des fonctions suivantes sur R\mathbb{R} .

f(x)=xexf\left(x\right)=xe^{x}

Correction
  • La fonction exponentielle est strictement positive. Autrement dit, pour tout réel xx, on a : ex>0e^{x}>0
ff est sous la forme d'un produit. Nous allons donc utiliser un tableau de signe.
Pour tout réel xx, on a : ex>0e^{x}>0.
Dans la ligne xx, nous mettrons le signe ++ si x≥0x\ge 0 et nous mettrons le signe −- si x≤0x\le 0. Il en résulte donc que :
Question 2

f(x)=ex(2+e−2x+1)f\left(x\right)=e^{x} \left(2+e^{-2x+1} \right)

Correction
  • La fonction exponentielle est strictement positive. Autrement dit, pour tout réel xx, on a : ex>0e^{x}>0
ff est sous la forme d'un produit. Nous allons donc utiliser un tableau de signe.
Pour tout réel xx, on a : ex>0e^{x}>0. Il en est de même pour e−2x+1e^{-2x+1} qui est strictement positif également car nous savons qu'une exponentielle est strictement positif c'est à dire e−2x+1>0e^{-2x+1}>0.
Comme 2>02>0 alors 2+e−2x+1>02+e^{-2x+1}>0       \;\;\;Il en résulte donc que :
Question 3

f(x)=(x−5)exf\left(x\right)=\left(x-5\right)e^{x}

Correction
Pour tout réel xx, on a ex>0e^{x} >0. Donc ff est alors du signe de x−5x-5 .
Pour étudier le signe de x−5x-5, nous allons résoudre l'inéquation suivante :
x−5≥0⇔x≥5x-5\ge 0\Leftrightarrow x\ge 5
Cela signifie que l'on va mettre le signe ++ dans la ligne de x−5x-5 lorsque xx sera supérieur ou égale à 55.
Il en résulte donc que :
  • si x∈]−∞;5]x\in\left]-\infty;5\right] alors f(x)≤0f\left(x\right)\le0 .
  • si x∈[5;+∞[x\in\left[5;+\infty\right[ alors f(x)≥0f\left(x\right)\ge0 .
Nous traduisons toutes ces informations dans le tableau de signe ci-dessous :
Question 4

f(x)=(−2x−6)exf\left(x\right)=\left(-2x-6\right)e^{x}

Correction
Pour tout réel xx, on a ex>0e^{x} >0. Donc ff est alors du signe de −2x−6-2x-6 .
Pour étudier le signe de −2x−6-2x-6, nous allons résoudre l'inéquation suivante :
−2x−6≥0-2x-6\ge 0
−2x≥6-2x\ge6
x≤6−2x\le\frac{6}{-2} . Nous avons ici changé le sens de l'inéquation car nous avons divisé par un nombre négatif.
x≤−3x\le-3
Cela signifie que l'on va mettre le signe ++ dans la ligne de −2x−6-2x-6 lorsque xx sera inférieur ou égale à −3-3.
Il en résulte donc que :
  • si x∈]−∞;−3]x\in\left]-\infty;-3\right] alors f(x)≥0f\left(x\right)\ge0 .
  • si x∈[−3;+∞[x\in\left[-3;+\infty\right[ alors f(x)≤0f\left(x\right)\le0 .
Nous traduisons toutes ces informations dans le tableau de signe ci-dessous :
Question 5

f(x)=(4x−8)e2x+3f\left(x\right)=\left(4x-8\right)e^{2x+3}

Correction
Pour tout réel xx, on rappelle qu'une exponentielle est strictement positive ainsi : e2x+3>0e^{2x+3} >0. Donc ff est alors du signe de 4x−84x-8 .
Pour étudier le signe de 4x−84x-8, nous allons résoudre l'inéquation suivante :
4x−8≥04x-8\ge 0
4x≥84x\ge8
x≥2x\ge2
Cela signifie que l'on va mettre le signe ++ dans la ligne de 4x−84x-8 lorsque xx sera supérieur ou égale à 22.
Il en résulte donc que :
  • si x∈]−∞;2]x\in\left]-\infty;2\right] alors f(x)≤0f\left(x\right)\le0 .
  • si x∈[2;+∞[x\in\left[2;+\infty\right[ alors f(x)≥0f\left(x\right)\ge0 .
Nous traduisons toutes ces informations dans le tableau de signe ci-dessous :
Question 6

f(x)=(x−7)e−xf\left(x\right)=\left(x-7\right)e^{-x}

Correction
Pour tout réel xx, on rappelle qu'une exponentielle est strictement positive ainsi : e−x>0e^{-x} >0. Donc ff est alors du signe de x−7x-7 .
Pour étudier le signe de x−7x-7, nous allons résoudre l'inéquation suivante :
x−7≥0⇔x≥7x-7\ge 0\Leftrightarrow x\ge 7
Cela signifie que l'on va mettre le signe ++ dans la ligne de x−7x-7 lorsque xx sera supérieur ou égale à 77.
Il en résulte donc que :
  • si x∈]−∞;7]x\in\left]-\infty;7\right] alors f(x)≤0f\left(x\right)\le0 .
  • si x∈[7;+∞[x\in\left[7;+\infty\right[ alors f(x)≥0f\left(x\right)\ge0 .
Nous traduisons toutes ces informations dans le tableau de signe ci-dessous :
Question 7

f(x)=(−3x−18)e−6x+2f\left(x\right)=\left(-3x-18\right)e^{-6x+2}

Correction
Pour tout réel xx, on rappelle qu'une exponentielle est strictement positive ainsi : e−6x+2>0e^{-6x+2} >0.
Donc ff est alors du signe de −3x−18-3x-18 .
Pour étudier le signe de −3x−18-3x-18, nous allons résoudre l'inéquation suivante :
−3x−18≥0-3x-18\ge 0
−3x≥18-3x\ge18
x≤18−3x\le \frac{18}{-3} . Nous avons ici changé le sens de l'inéquation car nous avons divisé par un nombre négatif.
x≤−6x\le-6
Cela signifie que l'on va mettre le signe ++ dans la ligne de −3x−18-3x-18 lorsque xx sera inférieur ou égale à −6-6.
Il en résulte donc que :
  • si x∈]−∞;−6]x\in\left]-\infty;-6\right] alors f(x)≥0f\left(x\right)\ge0 .
  • si x∈[−6;+∞[x\in\left[-6;+\infty\right[ alors f(x)≤0f\left(x\right)\le0 .
Nous traduisons toutes ces informations dans le tableau de signe ci-dessous :

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