DS04 Correction TSpe
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Exercice 1 :
−5x2 + 3x − 1
a) lim FI de la forme « ∞∞ »
x→−∞ 2x + 1
−5x2 + 3x − 1 x2 (−5 + x3 − x12 ) x(−5 + x3 − 1
x2
)
Au voisinage de −∞, = =
2x + 1 x(2 + x1 ) 2 + x1
lim x = −∞
x→−∞
x(−5 + x3 − x12 )
3 1
lim − 5 + x − x2 = −5 =⇒ lim = +∞
x→−∞
1
x→−∞ 2 + x1
lim 2 + = 2 par produit
x→−∞ x et quotient
−5x2 + 3x − 1
Ainsi, lim = +∞
x→−∞ 2x + 1
5x − 21
b) lim
x→3 3−x
x>3
lim 5x − 21 = −6
x→3
x>3
5x − 21
=⇒ lim = +∞ par quotient
lim 3 − x = 0− x→3 3−x
x→3 x>3
x>3
x −∞ 3 +∞
×
3−x + 0 −
Exercice 2 : √
x+4−3
Soit f la fonction définie surR+ \{5} par f (x) = .
x−5
1. Soit x 6= 5,
√ √
x+4−3 x+4+3
f (x) = √ expressions conjuguées
(x − 5) x + 4 + 3
√ 2
x + 4 − 32
= √
(x − 5) x + 4 + 3
x+4−9
= √
(x − 5) x + 4 + 3
x−5
= √
(x − 5) x + 4 + 3
1
=√
x+4+3
1
Ainsi, pour tout réel x différent de 5, f (x) = √ .
x+4+3
1 1
2. lim f (x) = lim √ =
x→5 x→5 x+4+3 6
Exercice 3 :
Soit ϕ la fonction définie sur R par ϕ(x) = (x2 − 3x + 1)ex . On note C sa courbe dans un repère orthogonal.
1. n est un entier naturel. Par croissances comparées, lim xn ex = 0 .
x→−∞
3. Puisque lim ϕ(x) = 0, on peut dire que la droite d’équation y = 0 (l’axe des abscisses) est une asymptote
x→−∞
horizontale à la courbe C au voisinage de −∞.
Exercice 4 :
Sur la figure ci-dessous sont représentées les courbes de f , la fonction définie et deux fois dérivable sur R, de sa
dérivée f ′ et de sa dérivée seconde f ′′ .
Associons chaque courbe à sa fonction en justifiant à l’aide d’arguments graphiques.
C3 C2
−3 −2 −1 O 1 2
C1
Variations
de f ′ : C1
Convexité
Convexe Concave Convexe
de f : C2
De tout cela, on déduit que la courbe C2 représente la fonction f , la courbe C1 représente la fonction f ′ , et la
courbe C3 représente la fonction f ′′ .
Exercice 5 :
Une entreprise fabrique des composants électroniques. Le coût de fabrication f (en milliers d’euros) de x milliers
composants produits s’exprime par f (x) = (x − 4)ex + 10x + 6, où x ∈ [0 ; +∞[.
1. a) ∗ f est dérivable sur [0 ; +∞[.
f ′ (x) = 1 × ex + (x − 4) × ex + 10 + 0 = (1 + x − 4)ex + 10 = (x − 3)ex + 10
∗ f ′ est dérivable sur [0 ; +∞[.
f ′′ (x) = 1 × ex + (x − 3)ex + 0 = (1 + x − 3)ex = (x − 2)ex
Ainsi, pour tout x ∈ [0 ; +∞[, f ′′ (x) = (x − 2)ex .
b) ex > 0 sur [0 ; +∞[ donc le signe de f ′′ (x) dépend de celui de x − 2 sur [0 ; +∞[.
x−2=0 ⇐⇒ x=2
x 0 2 +∞
′′
f (x) − 0 +
7
′
f (x)
10 − e2
f ′ (0) = (0 − 3)e0 + 10 = 7 et f ′ (2) = (2 − 3)e2 + 10 = 10 − e2
f ′ est décroissante sur [0 ; 2] et croissante sur [2 ; +∞[.
c) Le minimum de f ′ sur [0 ; +∞[ est f ′ (2) = 10 − e2 ≃ 2,61. Donc f (2) > 0. Ainsi, f ′ (x) > 0 sur [0 ; +∞[.
2. D’près la question précédente, f ′ (x) > 0 sur [0 ; +∞[. f est donc strictement croissante sur [0 ; +∞[.
3. Pour étudier la convexité de la fonction f sur [0 ; +∞[, il suffit d’étudier le signe de la dérivée seconde de f
sur [0 ; +∞[.
D’après la question 1.b), on a x 0 2 +∞
f ′′ (x) − 0 +
On déduit du signe de f ′′ que f est concave sur [0 ; 2] et convexe sur [2 ; +∞[. Puisque f ′′ s’annule en 2 en
changeant de signe, le point d’abscisse 2 est un point d’inflexion pour la courbe représentative de f .
4. Puisque la fonction f est croissante et concave sur [0 ; 2], on peut dire que la vitesse de croissance du coût
de fabrication est ralentie sur cet intervalle.
Par contre, la fonction f étant croissante et convexe sur [2 ; +∞[, la vitesse de croissance du coût de
fabrication est accélérée sur cet intervalle. On peut le constater sur la courbe ci-dessous :
Exercice 6 :
Soit f la fonction définie et dérivable sur [0 ; +∞[ par f (x) = (x − 2)e−x + 1.
x ∞
1. a) lim x FI de la forme « ∞ »
x→+∞ e
x 1
Au voisinage de +∞, x = ex
e x
ex x
lim = +∞ ⇐⇒ lim = 0 par inverse
x→+∞ x par croissances x→+∞ ex
comparées
Exercice 7 :
3x − 5
On considère la fonction f définie et deux fois dérivable sur ]2 ; +∞[ par f (x) = .
x−2
On note C sa courbe dans un repère orthogonal.
Pour étudier la position relative de la courbe C par rapport à sa tangente au point d’abscisse 3, nous pouvons
étudier la convexité de f sur ]2 ; +∞[.