Mathématiques Exercices pour le soutien



Documents pareils
Correction du baccalauréat S Liban juin 2007

Baccalauréat ES Pondichéry 7 avril 2014 Corrigé

8.1 Généralités sur les fonctions de plusieurs variables réelles. f : R 2 R (x, y) 1 x 2 y 2

Exercices - Fonctions de plusieurs variables : corrigé. Pour commencer

Développements limités, équivalents et calculs de limites

Fonctions de deux variables. Mai 2011

Commun à tous les candidats

Notes du cours MTH1101 Calcul I Partie II: fonctions de plusieurs variables

La fonction exponentielle

Théorème du point fixe - Théorème de l inversion locale

Développements limités usuels en 0

Amphi 3: Espaces complets - Applications linéaires continues

Mathématiques I Section Architecture, EPFL

EXERCICE 4 (7 points ) (Commun à tous les candidats)

Développements limités. Notion de développement limité

3 Approximation de solutions d équations

Capes Première épreuve

Equations différentielles linéaires à coefficients constants

Exercices et corrigés Mathématique générale Version β

Correction de l examen de la première session

Correction du Baccalauréat S Amérique du Nord mai 2007

Les travaux doivent être remis sous forme papier.

Etude de fonctions: procédure et exemple

Baccalauréat S Antilles-Guyane 11 septembre 2014 Corrigé

Notes du cours MTH1101N Calcul I Partie II: fonctions de plusieurs variables

mathématiques mathématiques mathématiques mathématiques

Chapitre 2 Le problème de l unicité des solutions

Développements limités

Baccalauréat ES/L Amérique du Sud 21 novembre 2013

Chapitre VI Fonctions de plusieurs variables

Chapitre 6. Fonction réelle d une variable réelle

Les équations différentielles

Simulation de variables aléatoires

NOMBRES COMPLEXES. Exercice 1 :

Fonctions de plusieurs variables et applications pour l ingénieur

FONCTIONS DE PLUSIEURS VARIABLES (Outils Mathématiques 4)

Image d un intervalle par une fonction continue

Cours d Analyse. Fonctions de plusieurs variables

Résolution d équations non linéaires

Continuité d une fonction de plusieurs variables

Premiers pas avec Mathematica

Optimisation des fonctions de plusieurs variables

ce n est pas un livre auto-suffisant (il est loin d être exhaustif )!

Cours Fonctions de deux variables

Correction du baccalauréat ES/L Métropole 20 juin 2014

Continuité en un point

Logique. Plan du chapitre

mathématiques mathématiques mathématiques mathématiques mathématiques mathématiques SÉRIE ES ANNALES DES SUJETS DE MATHÉMATIQUES SESSION 2013

Université Paris-Dauphine DUMI2E 1ère année, Applications

Optimisation non linéaire Irène Charon, Olivier Hudry École nationale supérieure des télécommunications

Théorèmes du Point Fixe et Applications aux Equations Diérentielles

Méthodes de quadrature. Polytech Paris-UPMC. - p. 1/48

a et b étant deux nombres relatifs donnés, une fonction affine est une fonction qui a un nombre x associe le nombre ax + b

Fonctions de plusieurs variables, intégrales multiples, et intégrales dépendant d un paramètre

Dérivées d ordres supérieurs. Application à l étude d extrema.

Mais comment on fait pour...

Exercices - Polynômes : corrigé. Opérations sur les polynômes

Onveutetudierl'equationdierentiellesuivante

Angles orientés et fonctions circulaires ( En première S )

MATHEMATIQUES APPLIQUEES Equations aux dérivées partielles Cours et exercices corrigés

Chapitre 3. Quelques fonctions usuelles. 1 Fonctions logarithme et exponentielle. 1.1 La fonction logarithme

Nombre dérivé et tangente

CHAPITRE V SYSTEMES DIFFERENTIELS LINEAIRES A COEFFICIENTS CONSTANTS DU PREMIER ORDRE. EQUATIONS DIFFERENTIELLES.

Fonctions de plusieurs variables

Corrigé du baccalauréat S Pondichéry 12 avril 2007

Cours d Analyse I et II

6 Equations du première ordre

OM 1 Outils mathématiques : fonction de plusieurs variables

RO04/TI07 - Optimisation non-linéaire

Baccalauréat ES/L Métropole La Réunion 13 septembre 2013 Corrigé

Calcul différentiel sur R n Première partie

* très facile ** facile *** difficulté moyenne **** difficile ***** très difficile I : Incontournable T : pour travailler et mémoriser le cours

De même, le périmètre P d un cercle de rayon 1 vaut P = 2π (par définition de π). Mais, on peut démontrer (difficilement!) que

Introduction. aux équations différentielles. et aux dérivées partielles

Calcul fonctionnel holomorphe dans les algèbres de Banach

M2 IAD UE MODE Notes de cours (3)

Cours3. Applications continues et homéomorphismes. 1 Rappel sur les images réciproques

I. Polynômes de Tchebychev

Différentiabilité ; Fonctions de plusieurs variables réelles

Fonctions de plusieurs variables et changements de variables

Exercice autour de densité, fonction de répatition, espérance et variance de variables quelconques.

BACCALAURÉAT PROFESSIONNEL SUJET

DUT Techniques de commercialisation Mathématiques et statistiques appliquées

BACCALAURÉAT GÉNÉRAL SESSION 2012 OBLIGATOIRE MATHÉMATIQUES. Série S. Durée de l épreuve : 4 heures Coefficient : 7 ENSEIGNEMENT OBLIGATOIRE

Chapitre 4: Dérivée d'une fonction et règles de calcul

Chapitre 0 Introduction à la cinématique

ANALYSE GÉNÉRALE - PROPOSITION DE CORRIGÉ. Exercice 1

Cours d Analyse 3 Fonctions de plusieurs variables

F7n COUP DE BOURSE, NOMBRE DÉRIVÉ

Quelques contrôle de Première S

Dérivation : cours. Dérivation dans R

Pour l épreuve d algèbre, les calculatrices sont interdites.

= constante et cette constante est a.

MESURE ET INTÉGRATION EN UNE DIMENSION. Notes de cours

I - PUISSANCE D UN POINT PAR RAPPORT A UN CERCLE CERCLES ORTHOGONAUX POLES ET POLAIRES

Calculs de probabilités avec la loi normale

Formes quadratiques. 1 Formes quadratiques et formes polaires associées. Imen BHOURI. 1.1 Définitions

Continuité et dérivabilité d une fonction

Calcul Différentiel. I Fonctions différentiables 3

0utils mathematiques pour Sciences Physiques

Transcription:

Mathématiques 5-6 Exercices pour le soutien Ma9 UVSQ Exercice. Exercice 6. Calculer les dérivées des fonctions suivantes : f : x 3x g : x 4 x +x h : x x x+ k : x (3x +) 9 m : x 3 x +4 j : x 5(x )(x ) l : x x3 +3x 7 n : x 6x p : x 4 x 3x u : x 3 x + Déterminer des primitives des fonctions données par f(x) = ( x ) 5 etg(x) = (x x)e x/3. Exercice 7. Calculer les intégrales suivantes. xsinxdx, J = ex dx. Exercice. Dériver les fonctions suivantes. Exercice 3. Dériver : f : x x ln(x), h : x ln(x) x, g : x ex x 3, u : x e v : x (+3x) x, w : x x x. d : x 3 x x +, e : x 5 x3 x+ f : x (x3 x+) 3 g : x e x 3 h : x j : x 3x ( 3x) 3 k : x ln(x +) l : x exp ( 3 x ) m : x x + n : x 3 x x Exercice 8. Calculer K = 4 xcosxdx, J = dx x+. ( e x ) dx, (Indication : PourK on pourra poseru = x ; on présentera le résultat sous la forme la plus réduite possible.) Exercice 9. Résoudre Exercice. (E) : xy y +x =. Résoudre le problème de Cauchy (E) : y +5y e x =, y() =. Exercice. Exercice 4. Sans calculatrice et en utilisant la dérivée, donner des valeurs approchées de 99; e. ; 5.4 4 ; 5. Dans chaque cas spécifier si votre approximation est plus grande ou plus petite que la valeur exacte. Exercice 5. Déterminer les fonctions f : R + R dérivables vérifiant x,y R + : f(xy) = f(x)f(y). Résoudre le problème de Cauchy (E) : y (x+)y = e x, y() = 3. Exercice. Résoudre cos(t)y sin(t)y =, y() =. Exercice 3. Résoudre le problème de Cauchy (E) : x 3 y x y = x, y(4) =. www.mathoman.com

Exercices pour le soutien Ma9 UVSQ 5-6 Exercice 4. Soitf(x) = x. Laquelle des expressions suivantes est celle de la dérivéef? ln()f(x) x x x x aucune des précédentes Exercice 5.. SoitH = dx. H =. H =. Les deux affirmations précédentes sont fausses. 3π/. Soit xsinxdx... 3π/. 3. SoitJ = ex dx. Cette intégrale n existe pas. J = 3 4. SoitK = x x 3 +3x +x dx. ( e 3 e 3). J = e. e K =. K =. Les deux affirmations précédentes sont fausses. www.mathoman.com

Exercices pour le soutien Ma9 UVSQ 5-6. Solutions Solution. f(x) = 3x f (x) = 3 g(x) = 4x +x g(x) = 4x + h(x) = x x+ j(x) = 5(x )(x ) ou j(x) = 5(x 3 x x+) h (x) = (x+) (x ) 5 = (x+) (x+) j (x) = 5[(x )+(x )x] = 5(3x 4x ) j (x) = 5(3x 4x ) k(x) = (3x +) 9 k (x) = 9(3x +) 8 6x = 54x(3x +) 8 l(x) = 7 (x3 +3x ) m(x) = 3(x +4) l (x) = 7 (3x +6x) m(x) = 3( )(x +4) 6x x = (x +4) n(x) = 6x n (x) = 3x p(x) = 4x 3x p (x) = x 6x u(x) = (x +) 3 u (x) = 3 (x +) 3x = x 3 (x +) Solution. f (x) = xln(x)+x x = x(+ln(x)) g (x) = e x x 3 3e x x 4 = ex (x 3) x 4 h (x) = x x / ln(x)x 3/ = ln(x) x 3 u (x) = xe x + x + v(x) = exp ( x ln(+tx) ), v (x) = exp ( x ln(+3x) )( ) Å x ln(+3x)+x t = (+3x) x 3 +3x x(+3x) ln(+3x) ã x ( w(x) = exp(xln(x)), w (x) = exp (xln(x)) ln(x)+x ) = (+ln(x))x x. x Solution 3. www.mathoman.com 3

Exercices pour le soutien Ma9 UVSQ 5-6 d(x) = 3 x e(x) = 5 x3 x+ d (x) = ln(3)3 x e (x) = ln(5)5 x3 x+ (6x ) f(x) = 3 (x3 x+) 3 f (x) = (x 3 x+) (6x ) g(x) = e x g (x) = xe x h(x) = (3x ) h (x) = (3x ) 3 3 = (3x ) j(x) = ( 3x) 3 j (x) = 3( 3x) 4 9 ( 3) = ( 3x) 4 k(x) = ( ln(x +) ) k (x) = ( ln(x +) ) 4x x + = x (x +) ln(x +) Ä ä Ä ä l(x) = exp ( x) 3 l (x) = exp ( x) 3 3( ) 3 ( x) = e 3 x 3 3 ( x) m(x) = (x +) m (x) = (x +) 3 4x = x (x +) 3 n(x) = e ln(3)x x n (x) = ln(3)e ln(3)x x+e ln(3)x = (ln(3)x+)3 x Solution 4. On considère la fonctionf : x x. On fait l approximation de la courbe par la tangente. Pourxproche de on a f(x) f()+f ()(x ) = + (x ). Puisque 99 peut être considéré comme proche de, on a 99 + ( ) = 9.95. La valeur exacte de 99 est un peu plus petite car la courbe est située en dessous de la tangente (fonction concave). Pourxproche de on a exp(x) exp()+exp ()(x ) = +x. Donc e,,. La valeur exacte de e, est un peu plus grande car la courbe est située en dessus de la tangente (fonction convexe). On considère la fonction g : x x 4. Pour x proche de 5 on a Donc g(x) g(5)+g (5)(x 5) = 65+4 5 3 (x 5). 5.4 4 65+4 5 3.4 = 65+5.4 = 645. La valeur exacte de 5.4 4 est un peu plus grande car la courbe est située en dessus de la tangente (fonction convexe). On considère la fonction h : x x. Pour x proche de 5 on a Donc h(x) h(5)+h (5)(x 5) = 5 5 3 (x 5). 5 5 5 3 = 5 4 3 5 3 = 4 6 3 =.4.6 =.384. La valeur exacte de /5 est un peu plus petite car la courbe est située en dessous de la tangente (fonction concave). Solution 5. Soit f : R + R une fonction vérifiant les conditions de l énoncé. En dérivant la relation de l énoncé par rapport à x, on obtient : x,y R + : yf (xy) = f (x)f(y). Fixons ensuite x = dans cette dernière relation ; on a donc, en posanta = f (), y R +, f (y) = a y f(y). C est une équation linéaire de premier ordre dont on sait que les solutions dont de la forme y ce ϕ(y), où c R et où ϕ est une primitive de y a (par exemple ϕ(y) = y aln(y)). On trouve donc f(y) = cx a, c R. En injectant cela dans l équation de l énoncé, on trouve, x,y R + : c(xy) a = cx a cy a. www.mathoman.com 4

Exercices pour le soutien Ma9 UVSQ 5-6 En particulier pour x = y = on a c = c, d où c = ou c =. Conclusion : si une fonction f vérifie les conditions de l énoncé, alors f = ou il existe a R tel que f(x) = x a pour tout x >. Réciproquement, on vérifie facilement que toute fonction de ce type vérifie bien les conditions de l énoncé. Ce sont donc exactement les fonctions recherchées. Solution 6. On a Äx ä 5dx = 3 Ä x ä 6 +C. Par intégration par parties (x x)e x/3 dx = 3(x x)e x/3 3 (x )e x/3 dx ï = 3(x x)e x/3 3 3(x )e x/3 3 ò e x/3 dx. Solution 7. Pour la première intégrale on utilise une intégration par parties. Solution 8. J = xsinxdx = [ xcosx ] π/ + e x/ dx = îe x/ó = ( e ). cosxdx = [ sinx ] π/ =. xcosxdx = [ xsinx ] π/ = π +[ cosx ] π/ = π. ï ò J = e x e x dx = = e. sinxdx Changement de variable u = x. Donc x = u et dx = udu. On obtient : K = = 4 dx x+ = ( u+ = [ u ln(u+) ] udu u+ = ) du = 4( ln). u+ u+ du Solution 9. Résolvons d abord l équation homogène associée : y = y. Une primitive dex estx ln(x). Les solutions de x x l équation homogène sont donc les fonctions de la formex λe ln(x) = λx avec λ R. Cherchons maintenant une solution de(e) sous la formeg(x) = λ(x)x où λ est une fonction («variation de la constante»). g est solution de(e) x R : xg (x) g(x)+x = x R : x[λ (x)x +λ(x)x] λ(x)x +x = x R : λ (x) =. Donc avec λ(x) = x la fonctiong(x) = xe x est une solution de (E). L ensemble de toutes les solutions de(e) est constitué des fonctions de la formex xe x +λe x = (x+λ)e x avec λ R. L unique solution qui vérifie la condition initiale y() = estx (x )e x. www.mathoman.com 5

Exercices pour le soutien Ma9 UVSQ 5-6 Solution. L équation homogène associéey = 5y a pour solutions les fonctions de la formex λe 5x avec λ R. Cherchons une solution de(e) sous la formeϕ(x) = λ(x)e 5x oùλest une fonction («variation de la constante»). ϕ est solution de(e) x R : ϕ (x)+5ϕ(x) = e x x R : λ (x)e 5x 5λ(x)e 5x +5λ(x)e 5x = e x x R : λ (x) = e 4x. Donc avec λ(x) = 4 e4x la fonctionϕ(x) = 4 e x est une solution de(e). L ensemble de toutes les solutions de(e) est constitué des fonctions de la formex 4 e x +λe 5x avec λ R. Pour satisfaire la condition initiale y() = il faut choisirλ = 7 4. Solution. Résolvons d abord l équation homogène associée : y = (x+)y. Une primitive dex x+estx x +x. Les solutions de l équation homogène sont donc les fonctions de la formex λe x +x avec λ R. Cherchons maintenant une solution de(e) sous la formeg(x) = λ(x)e x +x où λ est une fonction («variation de la constante»). g est solution de(e) x R : g (x) (x+)g(x) = e x x R : λ (x)e x +x +λ(x)(x+)e x +x λ(x)(x+)e x +x = e x x R : λ (x) = e x. Donc avec λ(x) = e x la fonctiong(x) = e x est une solution de(e). L ensemble de toutes les solutions de (E) est constitué des fonctions de la formex λe x +x e x = e x (λe x ) avec λ R. L unique solution qui vérifie la condition initiale y() = 3 estx e x (4e x ). Solution. L équation est équivalente à y tan(t)y = cos(t) définie sur ] π, π [ + πz. A cause de la condition initiale y() = on travaille dans l intervalle ] π, π [. Résolvons d abord l équation homogène associée : cos(t)y sin(t)y = y = tan(t)y. Une primitive de tan sur l intervalle ] π, π [ est ln cos. Les solutions de l équation homogène sont donc les fonctions ó π, π î Solution 3. R, t λe ln(cost) = λ cost, λ R. Cherchons une solution de l équation inhomogène sous la forme g = λ avec une fonction λ (variation de la cos constante). On remplace dans l équation, = cos g sin g = cos λ cos+µsin cos sin λ cos = λ. Donc on peut prendre λ(t) = t. Les solutions de l équation différentielle sont donc les fonctions î ó π, π R, t t+λ cost, λ R. La solution vérifiant la condition initiale y() = est ó π, π î R, t t+ cost, λ R. L équation différentielley y = x x 5/ est définie seulemennt surr +. Résolvons d abord l équation homogène associée :y = y. Une primitive dex estx ln(x). Les solutions de l équation homogène sont donc les x x fonctions de la formex λe ln(x) = λ x avec λ R. Cherchons maintenant une solution de(e) sous la forme g(x) = λ(x) x oùλest une fonction λ («variation de la constante»). g est solution de(e) x R : x 3 g (x) x g(x) = x Å x R : x 3 λ (x) x+ λ(x) ã x λ(x) x = x x x R : λ (x) = x 3. Donc avec λ(x) = 4 x la fonctiong(x) = x est une solution de(e). L ensemble de toutes les solutions de(e) est 4x constitué des fonctions de la formex x +λ x avec λ R. 4x L unique solution qui vérifie la condition initiale y(4) = est celle où λ = /64. www.mathoman.com 6

Exercices pour le soutien Ma9 UVSQ 5-6 Solution 4. La première. f(x) = e ln()x = f (x) = f(x)ln() x. Solution 5..a.a 3.c 4.a J = 3π/ xsinxdx = [ xcosx ] 3π/ + e x/ dx = îe x/ó = (e e ). 3π/ cosxdx = [ sinx ] 3π/ D après le théorème de décomposition en éléments simples il existe des réelsa,b,c tels que On obtient a = etb = c =. Donc K = x x(x+)(x+) = a x + b x+ + c x+. =. x x 3 +3x +x dx = [ ln x +ln x+ +ln x+ ] =. www.mathoman.com 7