Étudier une fonction : dérivée, limites, variations

À propos de cette leçon

Terminale, mathématiques complémentaires › Fonctions convexes

Pour obtenir un PDF, choisis « Enregistrer au format PDF » dans la fenêtre d'impression.

Étudier une fonction : dérivée, limites, variations

Fonctions convexes. convexité, concavité, point d'inflexion, dérivée seconde

Échauffement

Trois questions rapides sur des leçons déjà vues.

Découvrir

On veut dresser le tableau de variations de f(x)=xe−xf(x) = x\mathrm{e}^{-x}. Par quoi commence-t-on ?

  1. Par calculer f′(x)f'(x) et son signe
  2. Par calculer quelques valeurs de ff

L'idée clé

Étudier une fonction, c'est enchaîner quelques étapes.

  1. Calculer f′(x)f'(x) et factoriser.
  2. Étudier le signe de f′(x)f'(x).
  3. Déterminer les limites aux bornes.
  4. Dresser le tableau de variations et calculer les extremums.

Exemple corrigé

Étudie f(x)=xe−xf(x) = x\mathrm{e}^{-x} sur R\mathbb{R}.

f′(x)=e−x−xe−x=(1−x)e−xf'(x) = \mathrm{e}^{-x} - x\mathrm{e}^{-x} = (1 - x)\mathrm{e}^{-x}
Dérivée d'un produit, avec (e⁻ˣ)' = −e⁻ˣ.
ff est croissante sur ]−∞;1]]-\infty ; 1] et décroissante sur [1;+∞[[1 ; +\infty[
e⁻ˣ > 0 : le signe est celui de 1 − x.
f(1)=e−1f(1) = \mathrm{e}^{-1}
Le maximum est atteint en 1.
lim⁡x→+∞f(x)=0\displaystyle\lim_{x \to +\infty} f(x) = 0
Croissances comparées en +∞.

À toi, guidé

À toi : f(x)=(x−2)exf(x) = (x - 2)\mathrm{e}^{x}, avec f′(x)=(x−1)exf'(x) = (x - 1)\mathrm{e}^x. Où ff atteint-elle son minimum ?

x=1x = 1
f' passe de négative à positive quand x − 1 s'annule.

Entraînement ★

  1. f(x)=(x−6)exf(x) = (x - 6)\mathrm{e}^x, et on admet que f′(x)=(x−5)exf'(x) = (x - 5)\mathrm{e}^x. En quelle valeur de xx la fonction ff atteint-elle son minimum ?
  2. f(x)=(x−1)exf(x) = (x - 1)\mathrm{e}^x, et on admet que f′(x)=(x−0)exf'(x) = (x - 0)\mathrm{e}^x. En quelle valeur de xx la fonction ff atteint-elle son minimum ?
  3. f(x)=(x−3)exf(x) = (x - 3)\mathrm{e}^x, et on admet que f′(x)=(x−2)exf'(x) = (x - 2)\mathrm{e}^x. En quelle valeur de xx la fonction ff atteint-elle son minimum ?

Attention !

Entraînement ★★

  1. f(x)=xe3xf(x) = x\mathrm{e}^{ 3x }. Calcule f′(x)f'(x).
  2. f(x)=xe5xf(x) = x\mathrm{e}^{ 5x }. Calcule f′(x)f'(x).
  1. Problème final. On étudie f(x)=x2−2x+1f(x) = x^2 - 2x + 1 sur R\mathbb{R}.
  1. f(x)=x2−4x+6f(x) = x^2 - 4x + 6. En quelle valeur de xx le minimum est-il atteint ?
  1. f(x)=x2−2x+1f(x) = x^2 - 2x + 1. Quelle est la valeur du minimum de ff ?

Bilan

Trois questions pour vérifier que c'est acquis.

  1. f(x)=(x−6)exf(x) = (x - 6)\mathrm{e}^x, et on admet que f′(x)=(x−5)exf'(x) = (x - 5)\mathrm{e}^x. En quelle valeur de xx la fonction ff atteint-elle son minimum ?
  2. f(x)=(x−1)exf(x) = (x - 1)\mathrm{e}^x, et on admet que f′(x)=(x−0)exf'(x) = (x - 0)\mathrm{e}^x. En quelle valeur de xx la fonction ff atteint-elle son minimum ?
  3. f(x)=(x−3)exf(x) = (x - 3)\mathrm{e}^x, et on admet que f′(x)=(x−2)exf'(x) = (x - 2)\mathrm{e}^x. En quelle valeur de xx la fonction ff atteint-elle son minimum ?

Fiche résumé

Étude de fonction

  1. f′(x)f'(x), factorisée.
  2. Signe de f′f'.
  3. Limites.
  4. Tableau de variations.

Attention : eu\mathrm{e}^{u} est toujours positif, il ne change pas le signe.

Fin de la leçon

CC BY-SA 4.0