Dérivée et étude des variations d’une fonction avec ln(x) (réf 1099)

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Recherche de l’ensemble de définition

Dérivée de ln(u)

Étude des variations

Dérivée seconde et convexité de f

Exercice | temps recommandé entre 5 et 10mn | Niveau 1 application directe du cours | séquence 2 du chapitre |
La fonction $f$ est définie sur $D_f$ par $f(x)=3x-3ln\left(e^x+1\right)$.
  1. Déterminer l'ensemble de définition $D_f$ de $f$.
    Aide

    Pour que $f$ soit définie il faut $e^x+1 >0$

    Solution

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  2. Déterminer l'ensemble de dérivabilité de $f$ puis calculer $f'(x)$.
    Rappel cours

    Équations et inéquations avec exponentielle
    Pour se ramener à une égalité de la forme $e^A=e^B$ on utilise $e^{ln(a)}=a$ ($a > 0$).
    Par exemple:
    $e^{x+1}=3 \Longleftrightarrow e^{x+1}=e^{ln(3)}$
    $~~~~~~~~ \Longleftrightarrow x+1=ln(3)$
    $~~~~~~~~ \Longleftrightarrow x=ln(3)-1$

    Aide

    On pose $u(x)=e^x+1$ et on a $f(x)=3x-3ln(u(x))$

    Solution

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  3. En déduire le sens de variation de $f$ sur $D_f$.
    Aide

    Il faut réduire $f'(x)$ au même dénominateur

    Solution

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  4. Calculer $f''(x)$ et en déduire la convexité de $f$.
    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

    Aide

    On pose $v(x)=e^x+1$

    Solution

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