2005 : Etude de fonctions

 

Dans tout ce problème a désigne un nombre réel donné.

 

Partie A

 

1) Déterminer la solution générale de l'équation différentielle (E): y\prime\prime+2ay\prime+a^{2}y=0

 

2) Déterminer la solution g de (E) vérifiant g(0)=0 et g\prime(0)=e

 

Partie B

 

Dans la suite on note f_{a} la fonction définie sur \mathbb{R} par: f_{a}(x)=xe^{(-ax+1)}. Le plan étant muni d'un repère orthonormé (O,\vec{i},\vec{j}), on note (C_{a}) la courbe représentative de f_{a} dans ce repère.

 

1) Démontrer que pour tout réel x, f_{a}(-x)=-f_{-a}(x). En déduire une transformation permettant d'obtenir(C_{-a}) à partir de (C_{a}).

 

2) Pour a\neq0, montrer que pout réel x de \mathbb{R} , f_{a}(x)=\frac{1}{a}f_{1}(ax). En déduire une transformation permettant d'obtenir (C_{a}) à partir de (C_{1}).

 

3) Etudier les variations de f_{0} et f_{1}.

 

4) a) Montrer que toutes les courbes (C_{a}) passent par un point fixe qu'on précisera.

 

b) Soit (E) l'ensemble des points du plan dont les couples de coordonnées vérifient xy>0. Démontrer que pour tout point de (E) il passe une courbe (C_{a}) et une seule.

 

5) Construire sur un même dessin les courbes permettant d'obtenir (C_{0}),(C_{1})(C_{-1}) et (C_{\frac{1}{2}}).

 

Partie C

 

On pose I_{a}=\int_{0}^{1}f_{a}(x)dx.

 

1) Donner une interprétation géométrique de I_{a}.

 

2) Calculer I_{a} en fonction de a.

 

3) Démontrer que pour tout a>0, \frac{1}{2}e^{(1-a)}\leq I_{a}\leq\frac{1}{2}e

 

En déduire la limite de I_{a} quand a tend vers O par valeurs positives.

 

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