PARTIE A
1. a. g(x) existe si et seulement si:
,
par quotient
1.b
Tableau de Variation
2. a. g(0) = 0.
La restriction de g à est strictement croissante et continue et prend ses valeurs dans qui ontient 0 donc l’équation g(x) = 0 admet sur une solution unique . Idem sur , l’équation admet une solution unique 0 .
et
2. b. 0 étant l’autre zéro de g :
PARTIE B
1. a. Domaine de définition de f.
f(x) existe si et seulement si :
-
- ou ,
- ou x = 0
- d'où ou ou = x 0
Limites aux bornes du domaine de définition de .
;
1.b. Etudions la nature de la branche infinie au voisinage de .
Donc admet au voisinage de une branche parabolique de direction celle de l’axe des ordonnées
Etudions la nature de la branche infinie au voisinage de .
Donc admet au voisinage de ne b n he boliq e de diretion celle de l’axe des ordonnées
2. a.
f(-1) = 0
par quotient et
D’où
Donc est continue en -1.
On a f(0)=0
D’où
Donc est continue en 0.
2. b. Dérivabilité de f en -1.
f est dérivable en -1 à gauche et
Donc non dérivable en -1 car non dérivable en -1 à droite.
Interprétation oint d’abscisse -1.
Au point d’abscisse admet une demi-tangente verticale et une demi- tangente de pente 1 à gauche.
Dérivabilité de f en 0.
Donc est dérivable en 0 et f'(0) = 1.
Interprétation au point d’abscisse 0.
admet à l’origine une tangente de coefficient directeur 1.
3.a. Pour tout on a :
3. b. Pour x < -1, f'(x) =
4. a h est continue et strictement croissante sur , elle réalise donc une bijection de vers
4.b. a le même sens de variation que h, elle est strictement croissante sur J .
4. c. Figure :
PARTIE C
1. a. Posons et
Avec et
Sur on a (R)
1. b. On a
Pour tout on avec
D'où on a
On a sur
Or d’après (R) :
Soit G une primitive de la fonction
A) 1. Soit
En intégrant par parties , on obtinet :
(0,5 pt)
D'où (0,25 pt)
2. k étant une fonction dérivable sur , soit h telle que h(x) =
a) Si h vérifie la condition alors on a :
d'où
. (0,5pt)
b) Déduisons-en h. Puisque .
D'après 1) I est une primitive de , donc
, avec c une constante.
or h(o) = 2 nous donne k(0) = 2 donc c = 2. Ainsi
(0,25 pt)
D'où
(0,25 pt)
B) I) 1. Etude des variations de la fonction g, définie par
, sur .
Domaine de définition de g :
g étant définie partout dans , d'où
Continuité et dérivabilité :
- La fonction est continue et dérivable sur , de
même que la fonction . Par composée, la fonction est continue et dérivable sur ,
- Par somme g est continue et dérivable sur
Calcul de
D'où pour tout x et pour tout x< 0.
Tableau de variation de g :
2. d'après le tableau de variation de g, ce qui implique g est strictement positif
II) .
1. Les variations de la fonction f :
-
- ,
- f est continue et dérivable sur par composée
- Dérivée :
- Sens de variation de f :
a le même signe que .
si ,
si .
-Tableau de variation
2. ,
a) . D'une part, la fonction ln étant croissant et
, d'où , donc
(1).
D'autre part,
Or si x > 0 alors , d'où , ainsi
, donc
(2)
(1) et (2) donnent :
.
b) ,
donc 0 < , d'où d'après le théorème des gendarmes
3.a) Démontrons que .
On sait que .
Cherchons le signe de .
On a , et elle s'annule en -2
m étant décroissante sur et croissante sur
alors m admet un minimum en -2 et m(-2)=.
Donc pour tout x, m(x) > 0. Ainsi donc
b) D'après a) . Or
. Donc
admet une asymptote oblique , d'équation y = -x au voisinage de
Position de par rapport à :
Cherchons le signe de .
si .
Alors voisinage de , = .
Donc admet une branche infinie de direction l'axe (Ox).
(E) : y' + y = 0 et (E) y' + y = ecos x
a) Trouver les réels a et b pour que h soit solution de (E)
avec h(x)=(a cos x + b sin x)e
h'(x) = (-a sin x + b cos x)e -(a cos x + b sin x)e
h'(x) + h(x) = ecos x, h(x) étant solution de (E)
(b - a)cosx e - (a + b)sin x e+(a cos x + b sin x)e=ecos x (b-a) cosx - (a+b)sin x +a cosx + b sin x = cos x
b) cosx - a sin x = cosx
(b-1) cosx - a sin x = 0 en particulier pour 0 et
b - 1 = 0 et a = 0 b = 1 et a = 0
d'où a = 0 et b= 1
b) Démontrer que f est solution de (E) si et seulement si f - h est solution de (E)
Supposons f solution de (E)
on a f'(x) + f(x) = ecos x or h'(x) + h (x) = ecos x
f'(x) + f(x) = h'(x) + h(x)(f-h)'(x)+(f-h)(x)=0
(f-h) est solution de (E)
Supposons que (f-h) soit solution de (E)
(f-h)'(x)+(f-h)(x)=0 f'(x)-h'(x)+f(x)-h(x)=0
f'(x)+ f(x)= h'(x)+ h(x)= ecos x
f'(x)+ f(x)= ecos x f solution de (E)
c) Résoudre (E)
(E) : y' + y = 0 équation différentielle linéaire du 1 ordre à coefficients constants
L'intégrale générale de cette équation est y(x) = Ce
d) En déduire la solution générale de (E)
on a f est solution de (E) ssi f-h est solution de E
on pose f-h = y(x)= C e
donc f(x)=h(x) + C e
f(x)=(a cos x + b sin x)e + C e=(a cos x +b sin x + C)e
d'où la solution générale de (E) est
f(x)=(a cos x + b sin x + C)e
e) Déterminer la solution g de (E) telle que g(0)= 0
on a f(0)=0 a+c = 0 a = -c
g(x)=(a cos x + b sin x - a)e
2) (x)= e sin x
est continue et dérivable sur [0,2]
or
ou
insérer tableau variation
c) Calculer
u=-e v'=sin x
u'=e v =cos x
u= e v'= cos x
u'= - e v = sin x
= I
donc
A)
1) (0,25 point)
2)
Limites
(0,25 point + 0,25 point)
Continuité et dérivabilité de g
est continue et dérivable sur IR donc sur
est continue et dérivable sur
est continue et dérivable sur (0,5 point)
Dérivée de g
Signe de g’(x) et sera de variation de f.
g’(x) a le même signe que sur
Or pour tout réel x
D’où sur
g est strictement décroissante sur . (0,5 point)
Tableau de variation de g
3) D’après le tableau de variations de g et la question 1)
Sur g(x) > 0
et sur g(x) < 0 (0,5 point)
B)
1) f est définie si et seulement si
(0,25 point)
Limites:
(0,25 point + 0,25 point)
La droite d’équation x = 0 est une asymptote verticale a’ (Cf).
Continuité et dérivabilité de f
est continue et dérivable sur
est continue et dérivable sur IR donc sur
est continue et dérivable sur (1)
De même x⟼2-x est continue et dérivable sur IR (2)
(1) et (2) est continue et dérivable sur . (0,5 point)
Dérivée de f :
pour tout . (0,5 point)
Signe de f’(x) et sens de variations de f :
Pour tout a le même signe que g.
Sur f est strictement croissante sur (0,25 point)
Sur f est strictement décroissante sur . (0,25 point)
’ s’annule en 1.
Tableau de variation de f :
3) a) Démontrons que la droite (∆) d’équation y = - x + 2 est une asymptote à la courbe de f.
est asymptote à la courbe de f au voisinage de . (0,25 point)
b) Position de (Cf) par rapport à .
si et seulement si x>1 donc sur (Cf) est au dessus de .
si et seulement si donc sur (Cf) est en dessous de
si et seulement si x = 1 donc (Cf) et se coupent au point d’abscisse 1.
(0,25 point)
4) Soit le point où la tangente est parallèle à (∆).
Alors on a avec
D’où
D’où et
5) Courbe (Cf) voir papier millimétré.
I.
1)
a)
h est continue et dérivavle sur
b)
, pour x
2) a)
b)
admet en une branche parabolique de direction
c)
d)
x , en dessous de
x , en dessus de
et se coupent en l{'}origine
3) a)
b)
continue et strictement croissante sur donc bijective de sur lui même
c)
et \ donc non dérivable en .
d)
pour ,
pour ,
e)
1.
\
2.
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