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Etude D'une Fonction
Etude D'une Fonction
Etude D'une Fonction
MPSI 4 – Mathématiques
A. Troesch
DM no 6 : Étude de fonctions
• Théorème de la bijection : si f est une fonction strictement monotone et continue sur un intervalle I, elle se
corestreint en une bijection de I sur Im(f ).
PARTIE I – Étude de g
1. Variations de g.
(a) Étudier la fonction f . On déterminera notamment le(s) point(s) d’inflexion et la convexité de f .
(b) Tracer la courbe représentative C de f . On tracera la tangente au(x) point(s) d’inflexion
(c) Montrer que f admet une fonction réciproque g : R → R. Ainsi, pour tout x ∈ R,
g 3 (x) + g(x) = x.
(d) Montrer que g est strictement croissante et impaire. Déterminer les limites de g en −∞ et +∞.
(e) Étudier les variations et les propriétés de convexité de g ainsi que les points d’inflexion de g. On donnera
l’expression de g ′ .
(f) Montrer que g est de classe C ∞ .
(g) Tracer la courbe représentative de g dans le même repère que C. Expliquez votre construction.
2. Étude de g ′ – Certaines propriétés de g ′ ne se déduisent pas de f ′ .
(a) La courbe de f ′ admet-elle des points d’inflexion ?
(b) Soit a ∈ R et α une fonction continue sur [a, +∞[. Montrer que si α(a) = lim α(x), alors il existe
x→+∞
c ∈]a, +∞[ tel que α présente un extremum local en c.
(c) En que g ′ admet au moins deux points d’inflexion.
3. Étude locale et asymptotique de g
Lorsque f et g sont définis et ne s’annulent pas sur un voisinage de a (sauf éventuellement en a), on dit que f
f (x)
et g sont équivalents en a, et on note f (x) ∼ g(x) si et seulement si = 1. Ainsi, f et g sont de même ordre
a g(x)
de grandeur lorsque x est proche de a.
(a) Montrer que ∼ est une relation d’équivalence sur l’ensemble Fa des fonctions h pour lesquelles il existe un
a
voisinage V de a tel que pour tout x ∈ V \ {a}, h(x) 6= 0.
(b) Montrer que g(x) ∼ x.
0
(c) En déduire que g(x) − x ∼ −x3 .
0
1
(d) Montrer que g(x) ∼ x . 3
+∞
1
(e) On définit h sur R∗ par g(x) = x 3 (1 + h(x)). Justifier que h est bien défini, et déterminer sa limite en +∞.
1
2
(f) Déterminer une relation satisfaite par h, et en déduire l’existence et la valeur de la limite de x 3 h(x) lorsque
x tend vers +∞.
4. Étude d’une primitive de g – Nécessite le théorème de changement de variables (voir chapitre 9)
Z x
Soit G la fonction définie sur R par la relation G(x) = g(u) du.
0
(a) À l’aide du changement de variable u = f (t), calculer G en fonction de g.
(b) Déterminer les variations et la parité de G.
(c) Déterminer un équivalent de G au voisinage de 0 et un équivalent de G au voisinage de +∞.