Dérivée, variations et limites avec une exponentielle (réf 1025)

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Contenu

Dérivée d’un produit avec exponentielle

Limites en l’infini et croissances comparées

Tableau de variation

Équation d’une tangente

Courbe et asymptotes

Exercice | temps recommandé entre 5 et 10mn | Niveau 1 application directe du cours | séquence 1 du chapitre |
La fonction $f$ est définie par $f(x)=3xe^{2x}$.
On note $C_f$ sa représentation graphique dans un repère orthogonal.
  1. Donner l'ensemble de définition de $f$.
    Rappel cours

    Ensemble de définition
    L'ensemble de définition d'une fonction $f$ est l'ensemble des valeurs pour lesquelles on peut calculer l'image par $f$.
    Par exemple, l'ensemble de définition de la fonction $f$ définie par $f(x)=\dfrac{1}{x+2}$ est $\mathbb{R}\setminus \lbrace -2\rbrace$ car le dénominateur doit être différent de $0$.
    Fonction exponentielle
    Il existe une unique fonction notée $exp$ définie et dérivable sur $\R$ telle que $exp'(x)=exp(x)$ et $exp(0)=1$.
    Le nombre $e$ est limage de 1 par la fonction $exp$ soit $exp(1)=e$
    Notation $e^x$: $exp(x)$ se note aussi $e^x$.

    Solution

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  2. Déterminer les limites de $f$ en $-\infty$ et $+\infty$
    Rappel cours

    Croissances comparées de $x^n$ et $e^x$
    $n\in \mathbb{N}^*$
    $\displaystyle \lim_{x \rightarrow +\infty}\dfrac{e^x}{x}=+\infty$
    et $\displaystyle \lim_{x \rightarrow +\infty}\dfrac{e^x}{x^n}=+\infty$

    Solution

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  3. Calculer la dérivée de $f$.
    Rappel cours

    Dérivée de $exp(x)$ et de $exp(kx)$
    La fonction $exp$ est dérivable sur $\mathbb{R}$ et $(exp(x))'=exp(x)$
    La fonction $f$ définie par $f(x)=exp(kx)=e^{kx}$ avec $k$ réel est dérivable sur $\mathbb{R}$ et $f'(x)=kexp(kx)=ke^{kx}$
    Formules de dérivation (produit, quotient...)

    Aide

    On pose $u(x)=3x$ et $v(x)=e^{2x}$

    Solution

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  4. En déduire le tableau de variation de $f$.
    Rappel cours

    Signe de la dérivée et variations d'une fonction
    Soit $f$ une fonction définie et dérivable sur $I$:
    $f$ est croissante sur $I$ si et seulement si $f'(x)\geq 0$
    $f$ est décroissante sur $I$ si et seulement si $f'(x)\leq 0$
    Signe de exp(x)
    Pour tout réel $x$ on a $e^x>0$

    Aide

    $e^{2x}>0$ donc $f'(x)$ est du même signe que $6x+3$

    Solution

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  5. Déterminer l'équation réduite de la tangente $T$ à la courbe $C_f$ au point $A$ 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)$}

    Aide

    Il faut calculer $f(0)$ et $f'(0)$

    Solution

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  6. Tracer $C_f$ et $T$ (unités 2cm pour l'axe des abscisses et 1cm sur l'axe des ordonnées)
    Solution

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  7. Montrer que la courbe $C_f$ ne coupe l'axe des abscisses qu'au point $A$ d'abscisse $0$.
    Aide

    On a $e^{2x}>0$

    Solution

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