Exercices types : 2ème partie - Exercice 1

20 min
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On appelle ff la fonction définie sur l'intervalle ]−12;+∞[\left]-\frac{1}{2} ;+\infty \right[par f(x)=ln⁡(1+2x)f\left(x\right)=\ln \left(1+2x\right).
Question 1

Justifier que ff est strictement croissante sur ]−12;+∞[\left]-\frac{1}{2} ;+\infty \right[.

Correction
La fonction ff est définie si et seulement si 1+2x>0⇔x>−121+2x>0\Leftrightarrow x>\frac{-1}{2}
Ainsi le domaine de définition est :
Df=]−12;+∞[D_{f} =\left]\frac{-1}{2} ;+\infty \right[

On calcule la dérivée de ff puis on dresse les variations de ff.
On reconnait la forme (ln⁡(u))′=u′u\left(\ln \left(u\right)\right)^{'} =\frac{u'}{u}
On a u(x)=1+2xu\left(x\right)=1+2x et u′(x)=2u'\left(x\right)=2
Ainsi
f′(x)=21+2xf'\left(x\right)=\frac{2}{1+2x}

x∈]−12;+∞[x\in \left]-\frac{1}{2} ;+\infty \right[, ainsi 1+2x>01+2x>0 et 2>02>0.
Il en résulte que f′f' est strictement positive.
Donc ff est strictement croissante sur ]−12;+∞[\left]-\frac{1}{2} ;+\infty \right[.
Question 2

Etudier les variations de gg.
On admet que lim⁡x→12+g(x)=−∞\lim\limits_{x\to \frac{1}{2} ^{+} } g\left(x\right)=-\infty et lim⁡x→+∞g(x)=−∞\lim\limits_{x\to +\infty } g\left(x\right)=-\infty .

Correction
g(x)=ln⁡(1+2x)−xg\left(x\right)=\ln \left(1+2x\right)-x
On calcule la dérivée de gg.
g′(x)=21+2x−1⇔g′(x)=2−1−2x1+2x⇔g′(x)=1−2x1+2xg'\left(x\right)=\frac{2}{1+2x} -1\Leftrightarrow g'\left(x\right)=\frac{2-1-2x}{1+2x} \Leftrightarrow g'\left(x\right)=\frac{1-2x}{1+2x}
x∈]−12;+∞[x\in \left]-\frac{1}{2} ;+\infty \right[, ainsi 1+2x>01+2x>0.
Le signe de g′g' dépend donc du numérateur 1−2x1-2x.
1−2x>0⇔x<12.1-2x>0\Leftrightarrow x<\frac{1}{2} .
Cela signifie que l'on mettra le signe ++ pour le signe de 1−2x1-2x dès que x<12x<\frac{1}{2}

Or g(12)=ln⁡(1+2×12)−12⇔g(12)=ln⁡(2)−12g\left(\frac{1}{2} \right)=\ln \left(1+2\times \frac{1}{2} \right)-\frac{1}{2} \Leftrightarrow g\left(\frac{1}{2} \right)=\ln \left(2\right)-\frac{1}{2} et g(12)>0g\left(\frac{1}{2} \right)>0

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