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Contenu

Équations et inéquations avec exponentielle

Calculs de dérivées avec exponentielle

Étude de fonction avec exponentielles

Devoir d'entraînement | temps recommandé 20mn ou plus | Niveau 2 difficulté moyenne | exercices complémentaires et devoirs d’entraînement |
Exercice 1 (7 points)
  1. Résoudre dans $\mathbb{R}$ l'inéquation $e^{-2x-1}>1$
    Rappel cours

    Égalité et inégalités avec exponentielle
    Pour tous réels $a$ et $b$, on a:
    $e^a=e^b\Longleftrightarrow a=b$
    $e^a < e^b\Longleftrightarrow a < b$

    Aide

    Remplacer 1 par $e^0$

    Solution

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  2. Résoudre dans $\mathbb{R}$ l'équation $e^{x^2}=e^{-3x+2}$
    Rappel cours

    Racines
    Les racines de $p(x)=ax^2+bx+c$ avec$a\neq 0$ sont les valeurs de $x$ annulant $P$
    c'est à dire telles que $P(x)=0$.
    $\Delta=b^2-4ac$
    Si $\Delta>0$ donc il y a deux racine $x_1=\dfrac{-b+\sqrt{\Delta}}{2a}$ et $x_2=\dfrac{-b-\sqrt{\Delta}}{2a}$
    Si $\Delta=0$ il y a une racine (double) $x_1=\dfrac{-b}{2a}$
    Si $\Delta<0$ il n'y a aucune racine
    Remarque: Graphiquement, les racines sont les abscisses des points d'intersection de la parabole et de l'axe des abscisses.

    Solution

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  3. Résoudre dans $\mathbb{R}$ l'équation $-2X^2-3X+5=0$
    En déduire les solutions de l'équation $-2e^{2x}-3e^x+5=0$
    Aide

    Poser $X=e^x$ et on a alors $e^{2x}=(e^x)^2=X^2$

    Solution

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Exercice 2 (13 points)
Dans le plan muni d'un repère orthogonal, la courbe $\mathcal{C}$ ci-dessous représente une fonction $f$ définie sur l'ensemble $\mathbb{R}$ des nombres réels.
La tangente $\mathcal{T}$ à la courbe $\mathcal{C}$ au point A$(0~;-4)$ passe par le point B$(2~;~- 6)$.

Partie A
On désigne par $f~'$ la fonction dérivée de $f$.
    1. Donner la valeur de $f(0)$.
      Solution

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    2. Justifier que : $f~'(0) = - 1$.
      Rappel cours

      Équation de la tangente au point d'abscisse $a$
      $f$ est une fonction définie et dérivable en $x=a$.
      La tangente à $C_f$ en $a$ a pour coefficient directeur $f'(a)$
      et pour équation réduite $ y=f'(a)(x-a)+f(a)$}

      Aide

      Il faut déterminer le coefficient directeur de la tangente au point d'abscisse 0

      Solution

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    1. On admet qu'il existe deux réels $a$ et $b$ tels que, pour tout réel $x$, $f(x) = (x + a)\text{e}^{bx}$.
      Vérifier que pour tout réel $x$, $f~'(x) = (bx + ab + 1)\text{e}^{bx}$.
      Aide

      On pose $u(x)=x+a $ et $v(x)=e^{bx} $

      Solution

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    2. Utiliser les résultats précédents pour déterminer les valeurs exactes des réels $a$ et $b$.
      Aide

      Ecrire deux équations d'inconnues $a$ et $b$ sachant que $f(0)=-4$ et que $f~'(0)=-1$

      Solution

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Partie B
On considère maintenant la fonction $f$ définie pour tout réel $x$ par $f(x) = (x - 4)e^{0,5x}$.
  1. Donner l'expression de $f~'(x)$ pour tout réel $x$ ; en déduire le sens de variation de la fonction $f$ sur l'ensemble des réels $\mathbb{R}$.
    Rappel cours

    Signe de exp(x)
    Pour tout réel $x$ on a $e^x>0$

    Aide

    Utiliser l'expression de $f~'(x)$ et $a=-4$ et $b=0,5$

    Solution

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  2. On considère la fonction $g$ définie pour tout réel $x$ par $g(x)=f(x)+x+4$. On admet que la fonction $g$ est strictement croissante sur $\mathbb{R}$.
    1. Calculer $g(0)$ et en déduire le signe de $g(x)$
      Solution

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    2. Déterminer l'équation réduite de la tangente $T$ à la courbe $\mathcal{C}$ au point d'abscisse $0$ par le calcul.
      Rappel cours

      Équation de la tangente au point d'abscisse $a$
      $f$ est une fonction définie et dérivable en $x=a$.
      La tangente à $C_f$ en $a$ a pour coefficient directeur $f'(a)$
      et pour équation réduite $ y=f'(a)(x-a)+f(a)$}

      Aide

      Calculer $f(0)$ et $f'(0)$

      Solution

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    3. Déterminer la position de la courbe $\mathcal{C}$ par rapport à sa tangente $\mathcal{T}$
      Aide

      Il faut étudier le signe de $f(x)-(-x+4)$
      Utiliser le résultat concernant le signe de g(x)

      Solution

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