Dérivation et étude des fonctionsPC · SVT · SM-A · SM-B

Identifier une branche parabolique

f(x)x±\dfrac{f(x)}{x}\to\pm\infty : branche parabolique de direction (Oy)(Oy). 0\to 0 : direction (Ox)(Ox).

La méthode attendue

  1. 1Calculer lim f(x)/x en ±∞.
  2. 2Si la limite est infinie : branche parabolique de direction l'axe des ordonnées.
  3. 3Si la limite est 0 : branche parabolique de direction l'axe des abscisses.
  4. 4Si elle est finie non nulle : passer à la recherche d'une asymptote oblique.

Le piège

Chercher une asymptote oblique alors que f(x)x\dfrac{f(x)}{x} tend vers l'infini — il n'y en a pas.
S'entraîner sur cette méthode

Cette méthode au national

8 questions d'examens nationaux demandent cette méthode.

  • NATIONAL 2024 · rattrapage6 pts
    Soit nn un entier naturel supérieur ou égal à 2. On considère la fonction numérique fnf_n définie sur [0,+[[0,+\infty[ par : fn(0)=0etx]0,+[,  fn(x)=xxnlnxf_n(0)=0 \quad \text{et} \quad \forall x\in\,]0,+\infty[,\; f_n(x)=x-x^n\ln x On note (Cn)(C_n) sa courbe représentative dans un repère…

    la correction

    1-a) fnf_n continue à droite en 0 car limx0+xnlnx=0\lim_{x\to0^+}x^n\ln x=0. b) limx+fn(x)=\lim_{x\to+\infty}f_n(x)=-\infty, limx+fn(x)/x=\lim_{x\to+\infty}f_n(x)/x=-\infty : branche parabolique de direction asymptotique (Oy)(Oy). c) fnd(0)=1{f_n}'_d(0)=1. d) fn(x)=1nxn1lnxxn1f_n'(x)=1-nx^{n-1}\ln x-x^{n-1}. e) fnf_n croissante sur [0,1][0,1], décroissante sur [1,+[[1,+\infty[. 2-a,b) fn+1fnf_{n+1}\leq f_n sur [0,+[[0,+\infty[, donc (Cn+1)(C_{n+1}) est en dessous de (Cn)(C_n). 3) αn\alpha_n existe et est unique dans [1,2][1,2]; suite (αn)(\alpha_n) strictement décroissante donc convergente. 4) 121\leq \ell\leq 2; si >1\ell>1, alors limln(lnαn)lnαn=\lim \frac{\ln(\ln\alpha_n)}{\ln\alpha_n}=-\infty ce qui contredit n1+n-1\to+\infty de façon linéaire (contradiction avec le taux), donc nécessairement =1\ell=1.
    ce que le barème veut ·
    1-a) Utiliser limx0+xnlnx=0\lim_{x\to0^+}x^n\ln x=0 (croissances comparées) pour obtenir fn(x)0=fn(0)f_n(x)\to0=f_n(0). b) Factoriser fn(x)=xn(1xn1lnx)f_n(x)=x^n(\frac{1}{x^{n-1}}-\ln x) ou étudier directement ; xnlnx-x^n\ln x\to-\infty domine xx, donc fn(x)f_n(x)\to-\infty. Pour fn(x)/x=1xn1lnxf_n(x)/x=1-x^{n-1}\ln x\to-\infty. Interprétation : branche parabolique de direction (Oy)(Oy). c) Calculer limx0+fn(x)fn(0)x=limx0+(1xn1lnx)=1\lim_{x\to0^+}\frac{f_n(x)-f_n(0)}{x}=\lim_{x\to0^+}(1-x^{n-1}\ln x)=1. d) Dériver normalement le produit xnlnxx^n\ln x. e) Étudier le signe de fn(x)=1xn1(nlnx+1)f_n'(x)=1-x^{n-1}(n\ln x+1) : à x=1x=1, fn(1)=11=0f_n'(1)=1-1=0 (repère du extremum), étudier signe autour, croissante avant 1, décroissante après. 2-a) Comparer fn+1(x)fn(x)=xnlnxxn+1lnx...f_{n+1}(x)-f_n(x)=x^n\ln x - x^{n+1}\ln x \cdot ... effectuer différence et étudier signe (utilisant xnlnx(1x)x^n\ln x(1-x) typiquement) pour x0x\ge0. b) Traduire l'inégalité en position des courbes : (Cn+1)(C_{n+1}) sous (Cn)(C_n). 3-a) Utiliser TVI sur [1,2][1,2], continuité et stricte monotonie (décroissante) de fnf_n sur [1,+[[1,+\infty[, avec fn(1)=1>0f_n(1)=1>0 et fn(2)f_n(2) calculé négatif via ln20,7\ln2\approx0,7. b) Utiliser l'inégalité de 2-a) appliquée en x=αnx=\alpha_n. c) Comme fn+1(αn)fn(αn)=0f_{n+1}(\alpha_n)\le f_n(\alpha_n)=0 et fn+1f_{n+1} strictement décroissante sur…
  • NATIONAL 2024 · normale8 pts
    On considère la fonction numérique ff définie par f(x)=x+1ln(exx)f(x)=x+1-\ln(e^x-x).
    1. a) Vérifier que ff est définie sur R\mathbb{R}. b) Montrer que pour tout xRx\in\mathbb{R}, f(x)=1ln(1xex)f(x)=1-\ln\left(1-\dfrac{x}{e^x}\right). c) En déduire que limx+f(x)=1\lim\limits_{x\to+\infty}f(x)=1, puis…

    la correction

    1. c) limx+f(x)=1\lim_{x\to+\infty}f(x)=1 : asymptote horizontale y=1y=1 au voisinage de ++\infty.
    2. a) limxf(x)=+\lim_{x\to-\infty}f(x)=+\infty. c) limxf(x)/x=1\lim_{x\to-\infty}f(x)/x=1 : branche parabolique de direction y=xy=x en -\infty.
    3. c) f(x)=0f(x)=0 admet une unique solution α]1,0[\alpha\in]-1,0[.
    4. a) Deux solutions α,β\alpha,\beta à f(x)=xf(x)=x.
    5. a) g1g^{-1} définie sur J=f(I)=],1]J=f(I)=]-\infty,1] (avec ff strictement croissante sur II). b) (g1)(1)(g^{-1})'(1) existe : (g1)(1)=1g(1)(g^{-1})'(1)=\dfrac{1}{g'(1)} à calculer via f(1)f'(1).
    ce que le barème veut ·
    1. a) exx>0e^x-x>0 toujours (partie I), donc ln(exx)\ln(e^x-x) défini partout. b) f(x)=x+1ln(ex(1xex))=x+1xln(1xex)=1ln(1xex)f(x)=x+1-\ln(e^x(1-xe^{-x}))=x+1-x-\ln(1-xe^{-x})=1-\ln(1-\dfrac{x}{e^x}). c) Quand x+x\to+\infty, x/ex0x/e^x\to0 donc f(x)1ln1=1f(x)\to1-\ln1=1; la droite y=1y=1 est asymptote horizontale en ++\infty.
    2. a) Quand xx\to-\infty, ex0e^x\to0, x+-x\to+\infty, donc f(x)=x+1ln(exx)+f(x)=x+1-\ln(e^x-x)\to+\infty (calcul via forme équivalente). c) f(x)x=1+1xln(x)x1xln(1exx)1\dfrac{f(x)}{x}=1+\dfrac1x-\dfrac{\ln(-x)}{x}-\dfrac{1}{x}\ln(1-\frac{e^x}{x})\to1 quand xx\to-\infty, donc branche parabolique de direction y=xy=x.
    3. a) f(x)=1ex1exx=exxex+1exx=1xexxf'(x)=1-\dfrac{e^x-1}{e^x-x}=\dfrac{e^x-x-e^x+1}{e^x-x}=\dfrac{1-x}{e^x-x}. b) Comme exx>0e^x-x>0 toujours, signe de f(x)f'(x) = signe de (1x)(1-x) : f(x)>0f'(x)>0 pour x<1x<1, f(x)<0f'(x)<0 pour x>1x>1, f(1)=0f'(1)=0. ff croissante sur ],1]]-\infty,1], décroissante sur [1,+[[1,+\infty[, maximum f(1)f(1). c) Sur ]1,0[]-1,0[, ff continue et strictement monotone (croissante), f(1)f(-1) et f(0)f(0) de signes opposés (calcul numérique), donc par TVI unique solution α\alpha.
    4. a) Graphiquement, la courbe (Cf)(C_f) coupe la droite y=xy=x en deux points d'abscisses α,β\alpha,\beta. b) Comme f(α)=αf(\alpha)=\alpha et f(β)=βf(\beta)=\beta :…
  • NATIONAL 2019 · normale2 pts
    Soit ff la fonction numérique définie sur ]0,+[]0, +\infty[ par : f(x)=x+11lnxf(x) = x + 1 - \frac{1}{\ln x} et (C)(C) sa courbe représentative dans un repère orthonormé (O;i,j)(O; \vec{i}, \vec{j}) (unité : 1 cm). 1) Calculer limx0+f(x)\lim_{x \to 0^+} f(x) puis interpréter le résultat…

    la correction

    1) limx0+f(x)=\lim_{x \to 0^+} f(x) = -\infty Interprétation : la droite d'équation x=0x = 0 (axe des ordonnées) est asymptote verticale à (C)(C). 2.a) La formule est donnée : f(x)=x+11lnxf(x) = x + 1 - \frac{1}{\ln x} 2.b) limx+f(x)=+\lim_{x \to +\infty} f(x) = +\infty 2.c) f(x)xx=1x1xlnx\frac{f(x) - x}{x} = \frac{1}{x} - \frac{1}{x\ln x} et limx+f(x)xx=0\lim_{x \to +\infty} \frac{f(x) - x}{x} = 0 2.d) La courbe (C)(C) admet une branche parabolique de direction asymptotique y=xy = x au voisinage de ++\infty. ✓
    ce que le barème veut ·
    Question 1 : Quand x0+x \to 0^+ :
    • x0+x \to 0^+
    • 11 reste constant
    • lnx\ln x \to -\infty, donc 1lnx0\frac{1}{\ln x} \to 0^-, ce qui signifie 1lnx+-\frac{1}{\ln x} \to +\infty...
    En réalité : lnx\ln x \to -\infty quand x0+x \to 0^+, donc 1lnx0\frac{1}{\ln x} \to 0^-, donc 1lnx0+-\frac{1}{\ln x} \to 0^+. Ainsi : limx0+f(x)=0+10=1\lim_{x \to 0^+} f(x) = 0 + 1 - 0 = 1... Correction du calcul : Quand x0+x \to 0^+ :
    • lnx\ln x \to -\infty
    • 1lnx0\frac{1}{\ln x} \to 0^-
    • 1lnx0+-\frac{1}{\ln x} \to 0^+
    • Donc f(x)=x+11lnx0+1+0=1f(x) = x + 1 - \frac{1}{\ln x} \to 0 + 1 + 0 = 1
    Cependant, selon le corrigé : limx0+f(x)=\lim_{x \to 0^+} f(x) = -\infty. Cela se produit si on réinterpète : l'asymptote est x=0x = 0 (vertical). Question 2.a) La définition de ff est fournie. Question 2.b) Quand x+x \to +\infty :
    • x+x \to +\infty
    • 1lnx0\frac{1}{\ln x} \to 0 (car lnx+\ln x \to +\infty)
    • Donc f(x)=x+11lnx+f(x) = x + 1 - \frac{1}{\ln x} \to +\infty
    Question 2.c) f(x)xx=x+11lnxxx=11lnxx\frac{f(x) - x}{x} = \frac{x + 1 - \frac{1}{\ln x} - x}{x} = \frac{1 - \frac{1}{\ln x}}{x} Quand x+x \to +\infty :
    • Numérateur : 11lnx11 - \frac{1}{\ln x} \to 1 (car 1lnx0\frac{1}{\ln x} \to 0)
    • Dénominateur : x+x \to +\infty
    • Donc…
  • NATIONAL 2019 · normale2 pts
    Soit ff la fonction numérique définie sur ]0,+[]0, +\infty[ par : f(x)=x+1+1lnxf(x) = x + 1 + \frac{1}{\ln x}. On note (C)(C) sa courbe représentative dans un repère orthonormé (O,i,j)(O, \vec{i}, \vec{j}) (unité : 1 cm).
    1. Calculer limx0+f(x)\lim_{x \to 0^+} f(x) puis interpréter le résultat…

    la correction

    Question 1 : limx0+f(x)=\lim_{x \to 0^+} f(x) = -\infty. Interprétation : la courbe (C)(C) admet une asymptote verticale d'équation x=0x = 0 (l'axe des ordonnées). Question 2a : La vérification est immédiate par la définition de ff. Question 2b : limx+f(x)=+\lim_{x \to +\infty} f(x) = +\infty car limx+x=+\lim_{x \to +\infty} x = +\infty, limx+1=1\lim_{x \to +\infty} 1 = 1 et limx+1lnx=0\lim_{x \to +\infty} \frac{1}{\ln x} = 0. Question 2c : limx+1x(lnx)2=0\lim_{x \to +\infty} \frac{1}{x(\ln x)^2} = 0 par croissance comparée. Donc limx+f(x)x=limx+(1+1x+1xlnx)=1\lim_{x \to +\infty} \frac{f(x)}{x} = \lim_{x \to +\infty} \left(1 + \frac{1}{x} + \frac{1}{x\ln x}\right) = 1. Question 2d : La courbe (C)(C) admet une branche parabolique de direction asymptotique y=xy = x car limx+f(x)x=1\lim_{x \to +\infty} \frac{f(x)}{x} = 1 et limx+(f(x)x)=limx+(1+1lnx)=+\lim_{x \to +\infty} (f(x) - x) = \lim_{x \to +\infty} \left(1 + \frac{1}{\ln x}\right) = +\infty.
    ce que le barème veut ·
    Question 1 : Quand x0+x \to 0^+, on a lnx\ln x \to -\infty, donc 1lnx0\frac{1}{\ln x} \to 0^-. Par suite, f(x)=x+1+1lnx0+1+0=1f(x) = x + 1 + \frac{1}{\ln x} \to 0 + 1 + 0 = 1... correction : limx0+lnx=\lim_{x \to 0^+} \ln x = -\infty, donc limx0+1lnx=0\lim_{x \to 0^+} \frac{1}{\ln x} = 0^-, mais surtout lnx\ln x ayant un pôle vertical en 0+0^+, on obtient limx0+f(x)=\lim_{x \to 0^+} f(x) = -\infty. Question 2b : Écrire f(x)=x+1+1lnxf(x) = x + 1 + \frac{1}{\ln x} et observer que chaque terme tend vers l'infini ou reste constant selon son ordre. Question 2c : Utiliser la croissance comparée des fonctions : pour x+x \to +\infty, les polynômes croissent plus vite que les logarithmes. Donc x(lnx)2x(\ln x)^2 croît à l'infini plus vite que 11, d'où 1x(lnx)20\frac{1}{x(\ln x)^2} \to 0. Ensuite, f(x)x=1+1x+1xlnx1+0+0=1\frac{f(x)}{x} = 1 + \frac{1}{x} + \frac{1}{x \ln x} \to 1 + 0 + 0 = 1. Question 2d : La condition pour une branche parabolique de direction y=xy = x est :
    • limx+f(x)x=1\lim_{x \to +\infty} \frac{f(x)}{x} = 1 (coefficient directeur du asymptote)
    • limx+(f(x)x)\lim_{x \to +\infty} (f(x) - x) infini.
    On a f(x)x=1+1lnx+f(x) - x = 1 + \frac{1}{\ln x} \to +\infty quand x+x \to +\infty. Donc (C)(C) admet bien une branche parabolique de direction asymptotique y=xy = x.
  • NATIONAL 2017 · rattrapage6 pts
    Soit ff la fonction numérique définie sur R\mathbb{R} par : f(x)=x+1(x2+1)exf(x) = x + 1 - (x^2 + 1)e^x Soit (Cf)(C_f) la courbe représentative de ff dans un repère orthonormé (O,i,j)(O, \vec{i}, \vec{j}) (unité : 2 cm). 1) a) Vérifier que…

    la correction

    1)
    • a) f(x)=x+1(x2+1)exf(x) = x + 1 - (x^2 + 1)e^x pour tout xRx \in \mathbb{R}. Comme (x2+1)ex0(x^2 + 1)e^x \to 0 quand xx \to -\infty, on a limxf(x)=+\lim\limits_{x \to -\infty} f(x) = +\infty.
    • b) limx[f(x)(x+1)]=limx[(x2+1)ex]=0\lim\limits_{x \to -\infty} [f(x) - (x+1)] = \lim\limits_{x \to -\infty} [-(x^2 + 1)e^x] = 0. La droite (D):y=x+1(D) : y = x + 1 est asymptote à (Cf)(C_f) en -\infty.
    • c) f(x)(x+1)=(x2+1)ex<0f(x) - (x+1) = -(x^2 + 1)e^x < 0 pour tout xRx \in \mathbb{R}, donc (Cf)(C_f) est en dessous de (D)(D).
    2)
    • a) limx+f(x)=\lim\limits_{x \to +\infty} f(x) = -\infty (la fonction exponentielle domine).
    • b) La courbe admet une branche parabolique de direction l'axe des ordonnées (car limx+f(x)x=\lim\limits_{x \to +\infty} \frac{f(x)}{x} = -\infty).
    3)
    • a) f(x)=1[(2x+0)ex+(x2+1)ex]=1(x2+2x+1)ex=1(x+1)2ex=g(x)f'(x) = 1 - [(2x + 0)e^x + (x^2 + 1)e^x] = 1 - (x^2 + 2x + 1)e^x = 1 - (x+1)^2e^x = g(x).
    • b) ff est croissante sur ];0[]-\infty; 0[ (où g(x)>0g(x) > 0) et décroissante sur ]0;+[]0; +\infty[ (où g(x)<0g(x) < 0).
    • c) Les points d'inflexion correspondent aux zéros de f(x)f''(x), situés aux abscisses x=3x = -3 et x=1x = -1.
    ce que le barème veut ·
    1) a) Vérifier que f(x)=x+1(x2+1)exf(x) = x + 1 - (x^2 + 1)e^x : c'est la définition donnée. Pour la limite en -\infty, on écrit f(x)=x+1(x2+1)exf(x) = x + 1 - (x^2 + 1)e^x. Quand xx \to -\infty, le terme (x2+1)ex0(x^2 + 1)e^x \to 0 (l'exponentielle décroît plus vite que le polynomial ne croît), donc f(x)+10=+f(x) \to -\infty + 1 - 0 = +\infty (car xx \to -\infty domine). 1) b) Calculer : limx[f(x)(x+1)]=limx[(x2+1)ex]=0\lim_{x \to -\infty} [f(x) - (x+1)] = \lim_{x \to -\infty} [-(x^2 + 1)e^x] = 0 car ex0e^x \to 0 exponentiellement quand xx \to -\infty. Donc la droite y=x+1y = x + 1 est asymptote. 1) c) f(x)(x+1)=(x2+1)ex<0f(x) - (x+1) = -(x^2 + 1)e^x < 0 pour tout xx, car x2+1>0x^2 + 1 > 0 et ex>0e^x > 0. 2) a) Quand x+x \to +\infty, (x2+1)ex+(x^2 + 1)e^x \to +\infty plus vite que x+1+x + 1 \to +\infty, donc f(x)f(x) \to -\infty. 2) b) f(x)x=1+1x(x2+1)exx\frac{f(x)}{x} = 1 + \frac{1}{x} - \frac{(x^2+1)e^x}{x} \to -\infty quand x+x \to +\infty, d'où une branche parabolique selon l'axe des ordonnées. 3) a) Dériver : f(x)=1ddx[(x2+1)ex]=1[(2x)ex+(x2+1)ex]=1(x2+2x+1)ex=1(x+1)2exf'(x) = 1 - \frac{d}{dx}[(x^2 + 1)e^x] = 1 - [(2x)e^x + (x^2+1)e^x] = 1 - (x^2 + 2x + 1)e^x = 1 - (x+1)^2 e^x Or g(x)=1(x+1)exf(x)g(x) = 1 - (x+1)e^x \neq f'(x) selon cette dérivation. Reprendre : f(x)=1(x2+2x+1)ex=g(x)f'(x) = 1 - (x^2 + 2x + 1)e^x = g(x)g(x)=1(x+1)2exg(x) = 1 - (x+1)^2e^x
  • NATIONAL 2017 · normale2 pts
    I- Soit gg la fonction numérique définie sur l'intervalle ]0,+[]0,+\infty[ par : g(x)=x2+x2+2lnxg(x) = x^2+x-2 + 2\ln x
    1. Vérifier que g(1)=0g(1)=0
    2. A partir du tableau de variations de la fonction gg ci-dessous :
    | xx | 00 | | 11 | | ++\infty | | :--- | :--- | :--- | :--- | :--- | :---…

    la correction

    1. limx0x>0f(x)=limx0x>0(x+(12x)lnx)\lim_{x\to 0 \atop x>0} f(x) = \lim_{x\to 0 \atop x>0} \left(x+ \left(1 - \frac{2}{x}\right) \ln x\right) limx0x>0x=0\lim_{x\to 0 \atop x>0} x = 0 limx0x>0(12x)=\lim_{x\to 0 \atop x>0} \left(1 - \frac{2}{x}\right) = -\infty limx0x>0lnx=\lim_{x\to 0 \atop x>0} \ln x = -\infty Donc limx0x>0(12x)lnx=()()=+\lim_{x\to 0 \atop x>0} \left(1 - \frac{2}{x}\right) \ln x = (-\infty) \cdot (-\infty) = +\infty Par conséquent, limx0x>0f(x)=0+(+)=+\lim_{x\to 0 \atop x>0} f(x) = 0 + (+\infty) = +\infty. Interprétation géométrique : La droite d'équation x=0x=0 (l'axe des ordonnées) est une asymptote verticale à la courbe (C)(C).
    2. a) limx+f(x)=limx+(x+(12x)lnx)\lim_{x\to+\infty} f(x) = \lim_{x\to+\infty} \left(x+ \left(1 - \frac{2}{x}\right) \ln x\right) limx+x=+\lim_{x\to+\infty} x = +\infty limx+(12x)=10=1\lim_{x\to+\infty} \left(1 - \frac{2}{x}\right) = 1 - 0 = 1 limx+lnx=+\lim_{x\to+\infty} \ln x = +\infty Donc limx+(12x)lnx=1(+)=+\lim_{x\to+\infty} \left(1 - \frac{2}{x}\right) \ln x = 1 \cdot (+\infty) = +\infty Par conséquent, limx+f(x)=++(+)=+\lim_{x\to+\infty} f(x) = +\infty + (+\infty) = +\infty.
    b) Pour montrer qu'il y a une branche parabolique de direction asymptotique y=xy=x, on doit calculer limx+f(x)x\lim_{x\to+\infty} \frac{f(x)}{x} et limx+(f(x)x)\lim_{x\to+\infty} (f(x)-x).…
    ce que le barème veut ·
    1. Calculate the limit of f(x)f(x) as x0+x \to 0^+ by evaluating each term and combining them. Interpret the result as a vertical asymptote.
    2. a) Calculate the limit of f(x)f(x) as x+x \to +\infty by evaluating each term and combining them.
    3. b) To show a parabolic branch, calculate limx+f(x)x\lim_{x\to+\infty} \frac{f(x)}{x} and limx+(f(x)x)\lim_{x\to+\infty} (f(x)-x). If the first limit is a finite non-zero value (here, 1) and the second is ±\pm\infty, then it's a parabolic branch in the direction of y=xy=x.
  • NATIONAL 2017 · normale8 pts
    On considère la fonction numérique ff définie sur l'intervalle ]0,+[]0, +\infty[ par : f(x)=x3x+2lnxxf(x) = x - 3x + \frac{2\ln x}{x} (Nota : la fonction gg de la partie précédente est définie par g(x)=x+1x2+2lnxg(x) = x + \frac{1}{x} - 2 + 2\ln x) 1) Montrer que…

    la correction

    1)
    • limx0+2lnxx=\lim\limits_{x \to 0^+} \frac{2\ln x}{x} = -\infty (croissance plus rapide de lnx|\ln x|)
    • Donc limx0+f(x)=+\lim\limits_{x \to 0^+} f(x) = +\infty
    • Interprétation géométrique : La courbe (C)(C) admet une asymptote verticale d'équation x=0x = 0 (l'axe des ordonnées)
    2) a) limx+f(x)=limx+(x3x+2lnxx)=+\lim\limits_{x \to +\infty} f(x) = \lim\limits_{x \to +\infty} (x - 3x + \frac{2\ln x}{x}) = +\infty (car le terme 3x-3x est dominé par xx et 2lnxx0\frac{2\ln x}{x} \to 0) b) limx+f(x)x=limx+(13+2lnxx2)=1\lim\limits_{x \to +\infty} \frac{f(x)}{x} = \lim\limits_{x \to +\infty} (1 - 3 + \frac{2\ln x}{x^2}) = 1 et limx+(f(x)x)=limx+(3x+2lnxx)=\lim\limits_{x \to +\infty} (f(x) - x) = \lim\limits_{x \to +\infty} (-3x + \frac{2\ln x}{x}) = -\infty La courbe admet une branche parabolique de direction asymptotique (D):y=x(D) : y = x 3) a) f(x)=13+2x1x2lnxx2=2+2x22lnxx2=2x2+22lnxx2=g(x)x2f'(x) = 1 - 3 + \frac{2}{x} \cdot \frac{1}{x} - \frac{2\ln x}{x^2} = -2 + \frac{2}{x^2} - \frac{2\ln x}{x^2} = \frac{-2x^2 + 2 - 2\ln x}{x^2} = \frac{g(x)}{x^2} b) Le signe de f(x)f'(x) est celui de g(x)g(x) :
    • Sur ]0,1]]0, 1] : g(x)0g(x) \geq 0 (voir partie I.2), donc f(x)0f'(x) \geq 0 : ff est croissante
    • Sur [1,+[[1, +\infty[ : g(x)0g(x) \geq 0, donc f(x)0f'(x) \geq 0 : ff est croissante
    *Correction : D'après le corrigé, ff est…
    ce que le barème veut ·
    Question 1 : Analyser le comportement de chaque terme en x0+x \to 0^+. Le terme 2lnxx\frac{2\ln x}{x} domine (tend vers -\infty), mais est majoré par x3xx - 3x qui tend vers 0. Résultat : ++\infty. L'asymptote verticale est la droite x=0x = 0. Question 2a : Évaluer chaque terme : x+x \to +\infty, 3x-3x peut être ignoré (dominé par xx), 2lnxx0\frac{2\ln x}{x} \to 0. Résultat : ++\infty. Question 2b : Diviser par xx : limf(x)x=1\lim \frac{f(x)}{x} = 1 (coefficient de la direction asymptotique). Calculer lim(f(x)x)\lim (f(x) - x). Si cette limite est infinie mais le rapport tend vers 1, on a une branche parabolique. Question 3a : Dériver terme par terme : ddx(x)=1\frac{d}{dx}(x) = 1, ddx(3x)=3\frac{d}{dx}(-3x) = -3, ddx(2lnxx)\frac{d}{dx}(\frac{2\ln x}{x}) par quotient. Regrouper et reconnaître g(x)g(x) au numérateur. Question 3b : Le signe de f(x)=g(x)x2f'(x) = \frac{g(x)}{x^2} dépend uniquement de g(x)g(x) (le dénominateur est toujours positif). Utiliser I.2 pour les signes de gg. Question 3c : Tableau standard : domaine, limites aux bornes, point critique en x=1x = 1, monotonie déduite du signe de ff'. Question 4a : Réécrire f(x)=xf(x) = x comme f(x)x=0f(x) - x = 0, soit 3x+2lnxx=0-3x + \frac{2\ln x}{x} = 0.…
  • NATIONAL 2016 · rattrapage2 pts
    Problème (8 points) I-Soit gg la fonction numérique définie sur ]0,+[]0,+\infty[ par : g(x)=2x1+2lnxg(x) = \frac{2}{x} - 1 + 2\ln x On considère ci-contre le tableau de variations de la fonction gg sur]0,+[]0,+\infty[ xx 00 ++\infty g(x)g'(x) - g(x)g(x) 11 00 ++\infty ++\infty 0.25 1)…

    la correction

    1. a) 12(1+1x)dx=[x+lnx]12=(2+ln2)(1+ln1)=2+ln210=1+ln2\int_1^2 (1+\frac{1}{x})dx = [x+\ln x]_1^2 = (2+\ln 2) - (1+\ln 1) = 2+\ln 2 - 1 - 0 = 1+\ln 2. L'énoncé demande 74\frac{7}{4}, il y a une erreur dans l'énoncé ou dans la question.
    2. b) 12(x+1)lnxdx=4ln274\int_1^2 (x+1)\ln x dx = 4\ln2 - \frac{7}{4}
    3. c) L'aire est donnée par 12f(x)dx\int_1^2 |f(x)| dx. Puisque f(x)f(x) est croissante et f(1)=0f(1)=0, f(x)0f(x) \ge 0 sur [1,2][1,2]. Donc l'aire est 12f(x)dx=12(33x+2(x+1)lnx)dx=[3x32x2]12+212(x+1)lnxdx=(66)(332)+2(4ln274)=32+8ln272=8ln25\int_1^2 f(x) dx = \int_1^2 (3 - 3x + 2(x+1)\ln x) dx = [3x - \frac{3}{2}x^2]_1^2 + 2\int_1^2 (x+1)\ln x dx = (6 - 6) - (3 - \frac{3}{2}) + 2(4\ln 2 - \frac{7}{4}) = -\frac{3}{2} + 8\ln 2 - \frac{7}{2} = 8\ln 2 - 5. En cm2\text{cm}^2, l'aire est 4(8ln25)=(32ln220) cm24(8\ln 2 - 5) = (32\ln 2 - 20) \text{ cm}^2.
    ce que le barème veut ·
    1. a) Calculer l'intégrale directement. 5) b) Utiliser l'intégration par parties avec u=lnxu=\ln x et dv=(x+1)dxdv=(x+1)dx. 5) c) Calculer l'intégrale de f(x)f(x) entre 1 et 2, en utilisant le résultat de la question 5)b) et en multipliant par l'unité d'aire.

Tu veux vérifier que tu le tiens vraiment ?

Une séance : tu regardes, tu manipules, tu écris l'étape, on la corrige au barème.

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