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Sunday, 14 July 2024

1. Définition et premières propriétés 2. Signe de la fonction exponentielle 3. Étude de la fonction exponentielle On étudie la fonction telle que. a. Ensemble de définition D'après la définition de la fonction exponentielle, celle-ci est définie sur donc. e. Représentation graphique 4. Étude d'une fonction dont l'expression comporte la fonction exponentielle Étudier le sens de variation de la fonction définie sur par puis représenter graphiquement cette fonction. Pour cela, on va calculer la dérivée, déterminer le signe de cette dérivée puis conclure sur le sens de variation de. b. Tableau de signe de f' c. Sens de variation de f d. Représentation graphique

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Le signe de $f'(x)$ ne dépend donc que de celui de $x^2+x+1$. $\Delta=1^2-4\times 1\times 1=-3<0$. Ainsi $x^2+x+1>0$ pour tout réel $x$. La fonction $f$ est donc strictement croissante sur $\R$. $\begin{align*} f'(x)&=1\times \e^x +x\times \e^x \\ &=(1+x)\e^x \end{align*}$ La fonction exponentielle est strictement positive sur $\R$. Le signe de $f'(x)$ ne dépend donc que de celui de $x+1$. Or $x+1=0 \ssi x=-1$ et $x+1>0 \ssi x>-1$. Ainsi $f'(x)<0$ sur l'intervalle $]-\infty;-1[$ et $f'(x)>0$ sur l'intervalle $]-1;+\infty[$. Par conséquent la fonction $f$ est strictement décroissante sur l'intervalle $]-\infty;-1]$ et strictement croissante sur l'intervalle $[-1;+\infty[$. $\quad$

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Exercices corrigés – 1ère Exercice 1 Signe d'une expression Déterminer, en fonction de $x$, le signe des fonction suivantes: $f$ définie sur $\R$ par $f(x)=\left(x^2+4\right)\e^x$. $\quad$ $g$ définie sur $\R$ par $g(x)=\dfrac{\e^{-4x}}{-x^4-7}$. $h$ définie sur $\R$ par $h(x)=\left(1+\e^{2x}\right)\left(\e^{-3x}+4\right)$. $i$ définie sur $\R$ par $i(x)=\left(x^2-x-6\right)\e^{x}$. Correction Exercice 1 La fonction exponentielle est strictement positive sur $\R$. Par conséquent, pour tout réel $x$ on a $\e^x>0$. De plus, pour tout réel $x$ on a $x^2+4>0$. Ainsi $f(x)$ est strictement positif sur $\R$. La fonction exponentielle est strictement positive sur $\R$. Par conséquent, pour tout réel $x$ on a $\e^{-4x}>0$. De plus, pour tout réel $x$ on a $-x^4-7<0$. Ainsi $g(x)$ est strictement négatif sur $\R$. La fonction exponentielle est strictement positive sur $\R$. Par conséquent, pour tout réel $x$ on a $\e^{2x}>0$ et $\e^{-3x}>0$. Donc $1+\e^{2x}>0$ et $\e^{-3x}+4>0$. Ainsi $h(x)$ est strictement positif sur $\R$.

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Donc 2x-2>0 lorsque x>1 et 4x+16>0 lorsque x>-4. Rappel: < se lit "plus petit que" et > se lit "plus grand que". Remarque: on pourrait aussi chercher les valeurs de x pour lesquelles ces expressions sont négatives. 2. On dessine un tableau comme ci-dessous en faisant apparaître les valeurs pour lesquelles les expressions 2x-2 et 4x+16 sont égales à zéro (-4 et 1). 3. On complète les premières lignes en inscrivant des "-" si l'expression est négative pour les valeurs de x qui figurent au-dessus, des "+" le cas échéant, et un zéro sur la barre verticale correspondant à la valeur qui annule l'expression. Nous avons besoin des résultats de l'étape 1. 4. On remplit la dernière ligne en effectuant sur chaque colonne le produit des signes des deux expressions en respectant les règles des signes pour un produit. 5. On lit les solutions en regardant la première et la dernière ligne du tableau. On cherchait les solutions de (2x-2)(4x+16)>0. (2x-2)(4x+16)>0 (+) lorsque x est strictement plus petit que -4 et lorsque x est strictement plus grand que 1.

= e 5 B = ( e -6) 5 × e −4 = e -30 × e −4 ( Voir Produit de puissances). = e -34 ( Voir Quotient de puissances). Dérivée de la fonction exponentielle Propriété: La fonction exponentielle est continue et dérivable sur ℝ et (exp x)' = ( e x)' = e x Exercice d' Application: Dériver une fonction contenant la fonction exponentielle a) f ( x) = 4 x − 3e x ( Voir Dérivée de la Somme de fonctions). f '( x) = ( 4 x − 3e x)' = ( 4 x) ' − ( 3e x)' = 4 – 3e x b) g( x) = ( x − 1)e x g '( x) = ( x − 1)e x ( Voir Dérivée du Produit de fonctions). = ( x − 1)' e x + ( x − 1) ( e x)' = 1 x e x + ( x − 1) e x = e x + ( x − 1) e x = ( 1 + x − 1) e x = x e x c) h( x) = e x / x ( Voir Dérivée du Quotient de fonctions). h'( x) = ( e x / x) ' = ( ( e x)' x x – e x x x') / x ² = ( e x x x – e x x 1) / x ² = ( x e x – e x) / x ² = ( x – 1) e x / x ² Variations: Propriété: La fonction exponentielle est strictement croissante sur ℝ. Démonstration: Comme (exp x)' = exp x > 0, la fonction exponentielle est strictement croissante.

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