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Contenu

Limites et asymptotes

Cas d’indétermination oo/oo

Dérivée de exp(u(x))

Étude des variations

Ressources associées et exercices semblables

Aide mémoire limites de fonctions (réf 1019)
mémo

Exercice | Temps recommandé entre 10 et 20mn | Niveau 3 difficulté supérieure | exercices complémentaires et devoirs d’entraînement |
$f_n$ est la fonction définie sur $\mathbb{R}$ par $f_n(x)=\dfrac{e^{-nx}}{1+e^{-x}}$ et on note $\mathcal{C}_n$ sa représentation graphique dans un repère orthonormé.
On a représenté ci-dessous, les courbes $\mathcal{C}_0$, $\mathcal{C}_1$, $\mathcal{C}_2$ et $\mathcal{C}_3$.

  1. Montrer que les courbes $\mathcal{C}_n$ ont toutes un point commun.
    Aide

    Identifier l'abscisse $x_0$ du point commun sur le graphique et calculer $f_n(x_0)$

    Solution

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  2. Étude de $f_0$.
    Déterminer les limites de la fonction $f_0$ en $+\infty$ et $-\infty$ et préciser les asymptotes éventuelles à la courbe $\mathcal{C}_0$.
    Déterminer le sens de variation de $f_0$
    Aide

    $f_0(x)=\dfrac{e^{-0x}}{1+e^{-x}}=\dfrac{1}{1+e^{-x}}$
    On peut remarquer quye $e^{-x}=.\dfrac{1}{e^x}$

    Solution

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  3. On étudie la fonction $f_n$ pour $n\geq 2$
    Déterminer les limites de la fonction $f_n$ en $+\infty$ et $-\infty$ et préciser les asymptotes éventuelles à la courbe $\mathcal{C}_n$.
    Rappel cours

    Cas d'indétermination
    $+\infty-\infty$
    $0\times \pm \infty$
    $\dfrac{\pm \infty}{\pm \infty}$
    $\dfrac{0}{0}$
    Attention, les écritures ci-dessus remplacent les limites mais sont incorrectes...

    Aide

    Utiliser la limite de la composée pour déterminer la limite de $e^{-nx}$
    En $-\infty$, la limite du quotient est indéterminée, donc il faut écrire $e^{-nx}=\dfrac{1}{e^{nx}}$

    Solution

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  4. Étudier le sens de variation de $f_n$ pour $n\geq 2$
    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 $u(x)=e^{-nx}$ et $v(x)=1+e^{-x}$
    (e^{-nx})'=-ne^{-nx}$ et $(e^{-x})'=-e^{-x}$

    Solution

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