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Contenu

Lecture graphique du nombre dérivé

Convexité et signe de la dérivée seconde

Étude des variations d’une fonction avec exponentielle

Étude de la convexité et points d’inflexion

Équation réduite d’une tangente

Ressources associées et exercices semblables

Convexité avec un polynôme de degré 3 (réf 1069)
exercice

Devoir deux exercices BAC 2023 (réf 1080)
devoir

Devoir d'entraînement | temps recommandé 20mn ou plus | Niveau 2 difficulté moyenne | exercices complémentaires et devoirs d’entraînement |
Exercice 1 (8 points)
On donne ci-dessous la représentation graphique $\mathcal{C}_f$ de $f$ définie et deux fois dérivable sur $\mathbb{R}$.
On a aussi représenté sur le graphique les tangentes à la courbe $\mathcal{C}_f$ aux points $A$, $B$, $C$ , $E$ , $F$ et $G$ d'abscisses respectives $-6$, $-5$, $-3$, $0$, $1$ et $\dfrac{5}{3}$.
  1. Graphiquement, donner les valeurs de $f'(-6)$, $f'(-5)$, $f'(-3)$ et $f'(1)$.
    Rappel cours

    include La tangenteà la courbe de $f$ au point $A$ d'abscisse $a$ a pour coefficient directeur $f'(a)$

    Solution

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  2. Déterminer le signe de $f'(-1)$
    Solution

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  3. Déterminer le signe de $f''(-6)$.
    Rappel cours

    Convexité et tangentes
    Soit $f$ une fonction dérivable sur un intervalle I et $\mathcal{C}_f$ sa courbe représentative.
    $f$ est convexe sur I si la courbe $\mathcal{C}_f$ est au-dessus de ses tangentes.
    Dans le cas contraire, $\mathcal{C}_f$ en-dessous de ses tangentes), $f$ est concave.

    Solution

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  4. Parmi les courbes ci-dessous, l'une d'elle est la représentation graphique de $f'$ et une autre celle de $f''$.

    Identifier la courbe de $f'$ et celle de $f''$ en justifiant la réponse.
    Rappel cours

    Signe de la dérivée seconde
    Soit $f$ définie et dérivable sur un intervalle I de $\mathbb{R}$
    si $f''(x)>0$ sur $I$ alors $f$ est convexe
    si $f''(x)<0$ sur $I$ alors $f$ est concave

    Aide

    Il faut déterminer le signe de $f'(x)$ pour identifier la courbe de $f'$
    Il faut déterminer la convexité de $f$ et les points d'inflexion pour déterminer le signe de $f''(x)$

    Solution

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Exercice 2 (12 points)
La fonction $f$ est définie sur $\mathbb{R}$ par $f(x)=(x^2+4x+5)e^{-x}$.
  1. Calculer $f'(x)$ et déterminer le sens de variation de $f$ (on ne demande pas les limites)
    Rappel cours

    Formules de dérivation (produit, quotient...)

    Cas de la fonction $e^{u}$
    La fonction $f$ définie sur $I$ par $f(x)=e^{u(x)}$ avec $u$ fonction dérivable sur $I$ est dérivable sur $I$ et $f'(x)=u'(x)e^{u(x)}$

    Aide

    On pose $u(x)=x^2+4x+5$ et $v(x)=e^{-x}$

    Solution

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  2. Montrer que $f''(x)=(x^2-1)e^{-x}$
    Aide

    On pose $u_1(x)=x^2+2x+1$ et $v_1(x)=-e^{-x}$

    Solution

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  3. En déduire la convexité de $f$ et préciser les éventuels points d'inflexion à la courbe $\mathcal{C}_f$.
    Rappel cours

    Signe de la dérivée seconde
    Soit $f$ définie et dérivable sur un intervalle I de $\mathbb{R}$
    si $f''(x)>0$ sur $I$ alors $f$ est convexe
    si $f''(x)<0$ sur $I$ alors $f$ est concave
    point d'inflexion et dérivée seconde
    si $f"(x)$ s'annule et change de signe en $x=x_A$ alors la courbe admet un point d'inflexion au point $A$.

    Solution

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  4. Déterminer l'équation réduite de la tangente $T$ au point d'abscisse $0$
    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)$}

    Solution

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  5. Déterminer la position relative de $T$ et de $\mathcal{C}_f$ sur $[-1;1]$.
    Rappel cours

    Convexité et tangentes
    Soit $f$ une fonction dérivable sur un intervalle I et $\mathcal{C}_f$ sa courbe représentative.
    $f$ est convexe sur I si la courbe $\mathcal{C}_f$ est au-dessus de ses tangentes.
    Dans le cas contraire, $\mathcal{C}_f$ en-dessous de ses tangentes), $f$ est concave.

    Solution

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