1999 : bijection réciproque(12 pts)

 

On considère la fonction f définie par :

 

\left\{ 
\begin{array}{c}
f(x)=x+\ln \left[ \frac{x-1}{x+1}\right] si\text{ }x\in \left] -\infty ,-1
\right[ \cup \left] 1,0\right[ \\ 
f(x)=x^2e^{-x} si \text{ }x\in \left[ 0,+\infty \right[\end{array}\right.

 

On désigne par (C) la courbe représentative de f dans le plan rapporté à un repère orthonormé (0,\overrightarrow{i},\overrightarrow{j}) avec \left\Vert \overrightarrow{i}\right\Vert =\left\Vert \overrightarrow{j}
\right\Vert =2 cm

 

Partie A (5 points )

 

1) - quel est le domaine de définition def .Calculer f (-2) et f (3) .

 

2) - Montrer que la fonction f est continue en zéro .

 

3) a)- Etablir que la dérivée f ^{\prime }de f a pour expression

 

f ^{\prime }(x)=\frac{x^2+1}{x^2-1} si x\in \left] -\infty ,-1\right[ \cup \left] 1,0\right[

 

f^{\prime }(x)=xe^{-x}(2-x) si x\in \left[ 0,+\infty \right[

 

b) – La fonction f est-elle dérivable en 0 ? justifier votre réponse .

 

c) – Dresser le tableau de variation de la fonction f.

 

4) – Démontrer que l’équation admet une racine unique comprise entre –1,6 et 1,5 .

 

5)  a) – Justifier que la droite (D) d’équation y = x est asymptote à la courbe (C) lorsque x tend vers -\infty .

 

b) - Etudier la position de (C)par rapport à (D) dans ]-\infty ,0[-\{-1\}.

 

6) Tracer la courbe (C) en représentant sur la même figure les asymptotes ; les demi tangentes en 0 et les points d’intersection avec les axes de coordonnées .

 

Partie B (4 points )
Soit g la restriction de f à [0 ; 2] .

 

1) Montrer que g définit une bijection de [0 ; 2] sur un intervalle J à préciser .

 

2) – On note g^{-1}la bijection réciproque de g .

 

a) Résoudre l’équation g^{-1} (x)=1.

 

b) Montrer que (g^{-1})^{\prime }\left( \frac{1}{e}\right) =e.

 

3) - On appelle (C ’) la courbe représentative de g^{-1} .

Tracer (C ’) en utilisant la courbe C et une transformation à préciser ( on placera sur la courbe C ’ le point d’ordonnée 1 et la tangente au point d’abscisse )\frac{1}{e}

 

Partie C (3 points )

 

\lambda étant un réel strictement positif , on pose

 

I(\lambda )=\int\limits_{0}^{\lambda }f(x) dx .

 

1)a) – Interpréter graphiquement I(\lambda ) .

 

b) – En procédant à une intégration par parties , calculer I(\lambda ) .

 

2) - Quelle est la limite deI(\lambda ) lorsque \lambda tend vers -\infty .

 

3) On pose \lambda =2

 

a) Calculer I(\lambda )

 

b) En déduire la valeur en cm² de l’aire de la partie limitée par C ’ et les droites d’équationy=0 ; x=0 et x=\frac{4}{e^2}

 

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