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Etude de la fonction logarithme népérien Théorème La fonction logarithme népérien est dérivable sur] 0; + ∞ [ \left]0;+\infty \right[ et sa dérivée est définie par: ln ′ ( x) = 1 x \ln^{\prime}\left(x\right)=\frac{1}{x} Démonstration On dérive l'égalité e ln ( x) = x e^{\ln\left(x\right)}=x membre à membre. D'après le théorème de dérivation des fonctions composées on obtient: ln ′ ( x) × e ln ( x) = 1 \ln^{\prime}\left(x\right)\times e^{\ln\left(x\right)}=1 C'est à dire: ln ′ ( x) × x = 1 \ln^{\prime}\left(x\right)\times x=1 Propriété La fonction logarithme népérien est strictement croissante sur] 0; + ∞ [ \left]0;+\infty \right[. Sa dérivée ln ′ ( x) = 1 x \ln^{\prime}\left(x\right)=\frac{1}{x} est strictement positive sur] 0; + ∞ [ \left]0;+\infty \right[ Soit u u une fonction dérivable et strictement positive sur un intervalle I I.
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Partie A: modélisation par une fonction Le demi contour de la face supérieure du palet sera modélisé par une portion de la courbe de la fonction \(f\) définie sur \(]0;+\infty[\) par: f(x)=\frac{x^{2}-2x-2-3\ln(x)}{x}. La représentation graphique de la fonction \(f\) est donnée ci-dessous. Le repère est orthogonal d'unité 2 cm en abscisses et 1 cm en ordonnées. 1) Soit \(\phi\) la fonction définie sur \(]0;+\infty[\) par: \phi(x)=x^{2}-1+3\ln(x). a) Calculer \(\phi (1)\) et la limite de \(\phi\) en 0. b) Etudier les variations de \(\phi\) sur \(]0;+\infty[\). En déduire le signe de \(\phi(x)\) selon les valeurs de \(x\). 2) a) Calculer les limites de \(f\) aux bornes de son ensemble de définition. b) Montrer que sur \(]0;+\infty[\): f'(x)=\frac{\phi(x)}{x^{2}}. Logarithme népérien exercice 1. En déduire le tableau de variation de \(f\). c) Prouver que l'équation \(f(x)=0\) admet une unique solution \(\alpha\) sur \(]0; 1]\). Déterminer à la calculatrice une valeur approchée de \(\alpha\) à 10 −2 près. On admettra que l'équation \(f(x)=0\) a également une unique solution \(\beta\) sur \([1;+\infty[\) avec \(\beta \approx 3.
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En particulier, comme ln ( 1) = 0 \ln\left(1\right)=0: ln x < 0 ⇔ x < 1 \ln x < 0 \Leftrightarrow x < 1. N'oubliez donc pas que ln ( x) \ln\left(x\right) peut être négatif (si 0 < x < 1 0 < x < 1); c'est une cause d'erreurs fréquente dans les exercices notamment avec des inéquations! 3.
Logarithme Népérien Exercice 2
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Sur l'intervalle $]0;+\infty[$, $2\ln x+4=0\ssi 2\ln x=-4\ssi \ln x=-2\ssi x=\e^{-2}$ $2\ln x+4>0\ssi 2\ln x>-4\ssi \ln x>-2\ssi x>\e^{-2}$ b. Sur l'intervalle $]0;+\infty[$, $5\ln x-20=0 \ssi 5\ln x=20 \ssi \ln x =4 \ssi x=\e^4$ $5\ln x-20>0 \ssi 5\ln x>20 \ssi \ln x >4 \ssi x>\e^4$ c. Exercices corrigés de Maths de terminale Spécialité Mathématiques ; La fonction logarithme népérien ; exercice1. Sur l'intervalle $]0;+\infty[$, $-5-3\ln x=0\ssi-3\ln x=5\ssi \ln x=-\dfrac{5}{3}\ssi x=\e^{-5/3}$ $-5-3\ln x>0\ssi-3\ln x>5\ssi \ln x<-\dfrac{5}{3}\ssi x<\e^{-5/3}$ Exercice 4 Pour chaque fonction, donner son domaine de définition et dresser son tableau de variation. $f(x)=x^2\ln x$ $g(x)=x\ln x-2x$ $h(x)=x^2-3x+\ln x$ Correction Exercice 4 La fonction $f$ est définie sur l'intervalle $]0;+\infty[$. La fonction $f$ est dérivable sur $]0;+\infty[$ en tant que produit de fonctions dérivables sur cet intervalle. Pour tout réel $x>0$ on a: $\begin{align*} f'(x)&=2x\ln x+x^2\times \dfrac{1}{x} \\ &=2x\ln x+x \\ &=x(2\ln x+1) Nous allons étudier le signe de $f'(x)$. Sur l'intervalle $]0, +\infty[$, le signe de $f'(x)$ ne dépend que de celui de $2\ln x+1$.