Extremums, optimisation et inégalités

À propos de cette leçon

Première, spécialité › Variations et courbes représentatives

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Extremums, optimisation et inégalités

Variations et courbes représentatives. fonction paire, fonction impaire, tableau de variations, extremum, optimisation

Échauffement

Trois questions rapides sur des leçons déjà vues.

Découvrir

En un maximum d'une fonction dérivable, comment est la tangente ?

  1. Horizontale
  2. Verticale

L'idée clé

Un extremum local se cherche parmi les zéros de f′f'.

Si ff a un extremum local en aa, à l'intérieur de l'intervalle, alors f′(a)=0f'(a) = 0. La réciproque est fausse : il faut que f′f' change de signe.

Inégalité : pour montrer f≥gf \geq g, on étudie les variations de f−gf - g.

Exemple corrigé

Un enclos rectangulaire a un périmètre de 40 m. Quelle aire maximale ?

A(x)=x(20−x)A(x) = x(20 - x)
Avec x, l'autre côté vaut 20 − x.
A′(x)=20−2x=0A'(x) = 20 - 2x = 0, donc x=10x = 10
A' s'annule.
A(10)=100A(10) = 100 m²
Aire.

À toi, guidé

À toi : f(x)=x3f(x) = x^3 a-t-elle un extremum en 0 ? Que vaut f′(0)f'(0) ?

00
f' s'annule sans changer de signe : pas d'extremum.

Entraînement ★

  1. Un rectangle a un périmètre de 30. Quelle aire maximale peut-il avoir ?
  2. Un rectangle a un périmètre de 20. Quelle aire maximale peut-il avoir ?
  3. Un rectangle a un périmètre de 12. Quelle aire maximale peut-il avoir ?

Attention !

Entraînement ★★

  1. Quel est le minimum de f(x)=x2−10x+29f(x) = x^2 - 10x + 29 ?
  2. Quel est le minimum de f(x)=x2−2x+8f(x) = x^2 - 2x + 8 ?
  1. Problème final. On étudie f(x)=x3−3xf(x) = x^3 - 3x.
  1. f′(0)=0f'(0) = 0 pour f(x)=x3f(x) = x^3. A-t-on un extremum en 0 ?
    1. Non : f′f' ne change pas de signe
    2. Oui : f′f' s'annule
    3. Oui : un minimum
  1. En quelle valeur de xx la fonction f(x)=−x2+4xf(x) = -x^2 + 4x atteint-elle son maximum ?

Bilan

Trois questions pour vérifier que c'est acquis.

  1. Un rectangle a un périmètre de 30. Quelle aire maximale peut-il avoir ?
  2. Un rectangle a un périmètre de 20. Quelle aire maximale peut-il avoir ?
  3. Un rectangle a un périmètre de 12. Quelle aire maximale peut-il avoir ?

Fiche résumé

Optimisation

  • Annule f′f'.
  • Vérifie un changement de signe.

Attention : f′(a)=0f'(a) = 0 ne suffit pas.

Fin de la leçon

CC BY-SA 4.0