Terminale ES Exercices sur les fonctions exponentielles Fiche 1 - Corrigés

Transcription

1 Trminal ES Exrcics sur ls fonctions xponntills Fich - Corrigés Exrcic : x+ x+ x = x+ ( x+)+ x = x+ x +x = x+ Exrcic : ) Résolvons l'inéuation x+ < x+. On sait u >, donc la fonction xponntill d bas st strictmnt croissant sur R. Donc x+ t x+ sont rangés dans l mêm ordr u x+ t x+. Ainsi, x+ < x+ x+< x+ x< x<. Or =0,. Donc S=] ;0,[, répons a) ) f st défini sur R par f (x)= x+. f (x) st donc d la form u( x), où u st un fonction défini t dérivabl sur R. Pour tout x R, u(x)= x+, donc u '(x)=. La dérivé f ' d f st donc défini sur R par f '(x)=u'(x) u(x), soit f '(x)= x+ ou ncor f '(x)= x. Répons b) Exrcic : ) Soit x un rél ulconu t un rél strictmnt positif. x x x ( x) x. On sait déjà u la répons b) convint. n'st pas égal à x pour tout x rél, puisu contrairmnt à x. st un constant n dépndant pas d x, Mais ( x ) x pour tout x rél. Donc la répons c) st corrct aussi. Ls bonns réponss sont ls réponss b) t c). ) Si f st la fonction défini sur R par f (x)= x + x, sa fonction dérivé f ' st défini par : a) f '(x)=( x+) x + x ( x+) x b) f '(x)= c) f '(x)= x+ x f st la fonction défini sur R par f (x)= x + x. f (x) st d la form u( x), où u st la fonction polynôm défini sur R par u(x)= x + x. u st dérivabl sur R t sa dérivé u' st défini sur R par u '(x)= x+. Donc f st dérivabl sur R t f '(x)=u'(x) u(x), soit f '(x)=( x+) x + x. On sait déjà u la répons a) convint. Tstons la répons b) : Pour tout x R, La répons b) convint aussi. ( x+) x =( x+) x x x+) x x=( +x = f '(x). La répons c) n convint pas car la dérivé d u n'st pas u ' mais u' u. Ls réponss corrcts sont ls réponss a) t b). TES Prmièr fich d'xrcics sur ls fonctions xponntills. - Corrigés - /7

2 Exrcic : a) ( ) = = b) 0,7 0,7=0,7 0,7 =0,7 + =0,7 0 = c) = 0 = d) ( +) =(+) = = Exrcic : >0. a) Exrcic : a) ) =( ) = ( = Donc = = b) (( ) ) =( ) 8 c) (( ) ) =( ) b) 8 =( ) = = = t =(8 ) =( ) =( ) = = =. Donc 8 = c) 7 =( ) = =, donc 7 =. d) = ( ) = t =( ) = ( ) =, donc ) =( ) = ( f) 7 =( ) = =. =. ) = = = 8. Donc = 8. 9 t ( ) =( 9 ) 9 9 =, donc 7 =( ) 9. Exrcic 7 : >0. A=( = ( 0, ) = 0, A0,. Règls utilisés :, ( a ) b ab t a =. a Autr possibilité : A=( 0,) B=( ) =( ) ( ) =( 0, ) 0, ( ) A 0, B ou B=. C= D= =( ) C D ou C=. ou D= E=( ) E ou E= F (( ) ) G= ( ) H= ( ) + + F =( ) =( ) =( 0 ) = ( ) = G= (car ( p) a a p a soit a p a =( p) a ) H I=(( 0, ) ) 0, =( 0, ) 0,, 0, I 0,8. TES Prmièr fich d'xrcics sur ls fonctions xponntills. - Corrigés - /7

3 Exrcic 8 : J= 7 K= ( ) = ( ) L= 0, = 0, =, = 7 M(x)= 7x x = 7x+ x = 8 x N(x)= 7 x 7 = 7 x 7 x x = O(x)= x+ x = ( x+) x = x x J= K= L=, M(x)= 8x 8 N(x)= x 7 8( x ) ou M(x)= O(x)= x ( x+) ou O(x)= Exrcic 9 : a) ( x +)( x )=( x ) = x, donc ( x +)( x )= x. car. b) ( x +) =( x ) + x + = x+ x + donc ( x +) = x + x +. car (a+b) =a +ab+b. c) ( x )( x +)= x x + x x = x + x + x x = x + x x. Donc ( x )( x +)= x + x x. car (a+b)(c+d )=ac+ad+bc+bd. d) x x = x+ x = x t x = x = x, donc x x = x. ) ( x x ) =( x ) x x +( x ) = x x x + x = x + x= x + x. Donc ( x x ) = x + x, car (a b) =a + ab+b. f) Dans 90 x x + = 90x x +, divisons l numératur t l dénominatur par x ui st non nul car pour tout x R, x >0. 90 ( x ) 90 x x + = x = 90 x + x x + = Donc 90 x x + x=90 x +. x x, 0, x g) 0, x + 0, x =, 0, x+ + 0, x 0, x, 0, x Donc 0, x + Donc car a= a. 0, x =, 0,x+ + 0, x 0, x =, 0, x+ +x 0, x+ =(,+x) 0, x+. 0, x+, 0, x 0, x + =(,+ x). 0, x Exrcic 0 : A= 0 B= C=. Comm, pour tout x R, x >0, A st strictmnt positif (puisu t 0 strictmnt négatifs, car <0, >0 t >0. Donc A st plus grand u B t C. l sont), t B t C sont TES Prmièr fich d'xrcics sur ls fonctions xponntills. - Corrigés - /7

4 Il rst à comparr t afin d comparr B t C. Tout l mond st cnsé savoir u =,, mais pas u,7 sans calculatric. Pour ls comparr, élvons-ls au carré : Comm t sont positifs, ils sont rangés dans l mêm ordr u lurs carrés (puisu la fonction «carré» st strictmnt croissant sur [0;+ [ ). ( ) = t ( = =9 = 8 + =,. Donc ( ) > (, ) donc, comm t sont positifs, >. Comm la fonction xponntill st strictmnt croissant, ll consrv l'ordr sur R t on a : >. Comm <0, lorsu'on multipli ls dux mmbrs d'un inégalité par, on chang l sns d ctt inégalité. Donc > <, soit C<B. Conclusion : C<B<A. ) Exrcic : A= π+ π> donc π>. B= π =π+ C=( π ) = 0π = π+π On a donc π+<π+<π+π. Comm la fonction xponntill st strictmnt croissant sur R : π+<π+<π+π π+ < π+ < π+π, soit A<B<C. Exrcic : A= π + t B= π +. =,, donc <, donc <. On souhait divisr ls dux mmbrs d ctt inégalité par π +. Pour savoir s'il faut ou non changr l sns d l'inégalité, il faut connaîtr l sign d π += π. Comm π>0, π > (d'après ls variations d la fonction xponntill t l fait u 0 = ) Donc π <0, soit π +<0. Donc < π + > π +, soit A>B. Exrcic : A= π + t B= +. On sait u,78 donc u >, donc u <0. TES Prmièr fich d'xrcics sur ls fonctions xponntills. - Corrigés - /7

5 Or π,, donc π> π > puisu la fonction xponntill st strictmnt croissant sur R. π > π +> + n ajoutant aux dux mmbrs. t π +> + π + < + n divisant ls dux mmbrs par ui st strictmnt négatif. Donc A<B. Exrcic : Résoudr dans R ls éuations suivants : a) x =8 x = x= car la fonction xponntill d bas st bijctiv car ll st strictmnt croissant sur R. S={}. b) x = x+ x =( ) x+ x = (x+) x=(x+) x= x+ x= x=. S={ }. c) 0,8 x = 0,8 x =0,8 0 x=0. S={0}. d),9 x =,9 x =,9 0 x=0 x=0. S={0}. ) 7 x = x x = x + x = x + x= x x= x=. S=. f) x =9 x = x = x= ou x=. S={ ; } g) ( x +)( x )=0 x +=0 ou x =0 x = ou x =. D'après la courb rprésntativ ds fonctions xponntills, on sait u x >0 pour tout x R. Donc l'éuation x =, n'a pas d solution dans R. Donc ( x +)( x )=0 x = x = 0 x=0. S={0}. Autr résolution possibl : ( x +)( x )=0 ( x ) =0 x = x = 0 x=0 x=0, donc S={0}. h) x ( x )= x. Pour tout x R, x >0 donc x 0. On a donc l droit d divisr ls dux mmbrs d l'éuation par x ui st non nul. Donc x ( x )= x x = x = x = x= x=. S= { } Exrcic : a) x+ = x+ = 0 x+=0 x=. S={ }. b) x+ = x+ = x+= x=0 x=0. S={0} c) x = x x = x x= x=. S= { } d) ( x +) = ( x +) =0 ( x +) =0 ( x ++)( x + )=0 ( x +) x =0 x +=0 ou x =0 x = ou x =0. Or pour tout x, x >0, donc l'éuation n'a pas d solution. S=. TES Prmièr fich d'xrcics sur ls fonctions xponntills. - Corrigés - /7

6 Autr résolution possibl : on sait u dux nombrs ont l mêm carré si t sulmnt si ils sont soit égaux, soit opposés, donc : ( x +) = ( x +) = x += ou x += x =0 ou x =, t on conclut comm précédmmnt. ) x(x+) = x(x+) = 0 x(x+)=0 x=0 ou x+=0 x=0 ou x=. S={ ;0}. f) x = x x = x x= x=. S= { }. g) x = x + x=x + 0=x x+ =( ) (+)= =. L'éuation a dux solutions : x = ( ) = t x = +. S={ ; + }. h) x = x+ x = (x+) x = x x= x x= x=. S= { }. Exrcic : a), x <,, x <, x < car,> donc la fonction xponntill d bas, st strictmnt croissant sur R. Donc, x <, x<. S=] ; [. b), x <, x+ x<x+ car,> x< x<. S= ] ; [ c) 0,7 x 0,7 0,7 x 0,7 x car 0<0,7<. S=[;+ [. d) 0,7 x <0,7 x+ x>x+ (car 0<0,7< ) x> x>. S=] ;+ [ ) x < x+ x <( ) x+ x < ( x+) x<( x+) (car > ) x< x+ x< x> S=] ;+ [. f) 7 x x+ ( ) x x+ x x+ x x+ car >0. x x x S=] ; ]. g) (0, x +) > (0, x +) >0 (0, x ++)(0, x + )>0 car a b =(a+b)(a b). (0, x +) 0, x >0. Pour tout x R, 0, x >0 car ls fonctions xponntills sont à valurs strictmnt positivs (voir lurs courbs). Donc pour tout rél x, 0, x +>0 t 0, x >0, donc (0, x +) 0, x >0. Tout rél x st donc solution d ctt inéuation. S=R. h) (0, x +)(0, x ) 0. On vint d voir u, pour tout rél x, 0, x >0, donc 0, x +>0. D'autr part, on sait u la fonction xponntill d bas 0, st strictmnt décroissant sur R car 0<0,<, t u 0, 0 =. Donc pour tout x<0, 0, x > t pour tout x>0, 0, x <. On obtint l tablau d signs suivant : TES Prmièr fich d'xrcics sur ls fonctions xponntills. - Corrigés - /7

7 x 0 + 0, x , x + 0 (0, x +)(0, x ) + 0 L'nsmbl ds solutions d l'inéuation (0, x +)(0, x ) 0 st donc S=[0;+ [ ou S=R +. Exrcic 7 : a) x x x x (car la fonction xponntill st strictmnt croissant sur R) x S=] ;] b) x+ > x+ > 0 x+>0 x> S=] ;+ [ c) x > x > 0 x >0 x 0 car pour tout x R, x 0 avc x =0 x=0. S=] ; 0[ ]0;+ [ ou ncor S=R * d) x < x < x <0 x <0 (x+)(x )<0 x + x x 0 + (x+)(x ) S=] ;[. ) ( x +)( x )<0. Sign d x +: pour tout x R, x >0, donc x +>0. Sign d x : D'après l'étud d la fonction xponntill, on sait u x < lorsu x<0, u x = lorsu x=0 t u x > lorsu x>0. Donc x <0 x<0. On put dirctmnt conclur u, d'après la règl ds signs, S=] ; 0[. Pour cux t clls ui auraint du mal à s rprésntr dirctmnt c résultat, j'établis l tablau d signs : x 0 + x x 0 + ( x +)( x ) 0 + f) x x+ 0 x x+ x x+ x. S=[;+ [ g) x > x x x > x x 0>x x 0>x(x ) x(x )<0. S=]0;[ x 0 + x x 0 + x(x ) h) x > x x > x x > x x> x> S=] ;+ [ TES Prmièr fich d'xrcics sur ls fonctions xponntills. - Corrigés - 7/7