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1S DEVOIR SURVEILLE N°5 Le 6 février 2019

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Academic year: 2022

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(1)

1S DEVOIR SURVEILLE N°5 Le 6 février 2019

Exercice 1 :

Soit f une fonction définie sur l’intervalle [ 2 6] dont la courbe représentative C est donnée ci-contre.

On considère les points A(0 30), B(2 14), C(4 10) et E(4 2).

La droite (BD) est la tangente à la courbe C au point B.

Les tangentes à la courbe C aux points A et E sont parallèles à l’axe des abscisses.

1. Déterminer l’équation réduite de la droite (BD)

2. Parmi les courbes suivantes, indiquer celle qui représente la fonction dérivée f . On justifiera ce choix.

Exercice 2 :

1. On considère la fonction f définie sur par : f(x) 2x3 3x² 1.

a. Étudier les variations de la fonction f sur .

b. Calculer f(1). En déduire le signe de f(x) sur ]0 [.

c. Existe-t-il des points de la courbe de f où la tangente est parallèle à la droite d’équation y 2x 4 ? Si oui, déterminer les abscisses de ces points.

2. On considère la fonction g définie s ur ]0 [ par : g(x) x² 3x 1 x. a. Montrer que, pour tout x 0, g (x) 2x3 3x² 1

.

b. En déduire le tableau de variations de la fonction g sur l’intervalle ]0 [ c. Combien l’équation g(x) 0 semble-t-elle admettre de solutions ?

Exercice 3 :

1. Soit g la fonction définie sur \{4} par g(x) 2x² 6x x 4 .

a. Montrer que, pour tout réel x différent de 4, g (x) 2(x² 8x 12) (x 4)2 . b. Dresser le tableau de variations de g sur \{4}.

2. On munit le plan d un repère

(

O i j

)

. On note Cf la courbe représentative de la fonction f définie sur [0 3] par f(x) 2x 6

x 4 . On construit un rectangle PO NT où T est un point mobile de Cf d abscisse x comme sur le graphique ci-dessous.

a. Calculer l aire du rectangle P ONT lorsque x 1,5.

b. Soit A(x) l aire du rectangle P ONT. Quel est l ensemble de définition de la fonction A ?

c. Montrer que pour tout x de l ensemble de définition de A, on a A(x) g(x).

d. Quelles doivent être les coordonnées de T pour que le rectangle PO N T ait une aire maximale ?

(2)

CORRECTION DU CONTRÔLE N°5 1S

Exercice 1 :

Soit f une fonction définie sur l’intervalle [ 2 6] dont la courbe représentative C est donnée ci-dessous.

On considère les points A(0 30), B (2 14), C(4 10), D (4 10) et E(4 2). La droite (BD) est la tangente à la courbe C au point B.

Les tangentes à la courbe C aux points A et E sont parallèles à l’axe des abscisses.

1. (BD) a pour coefficient directeur m y

D

y

B

x

D

x

B

10 14

4 2 12.

(BD) a donc une équation de la forme y 12x p où p est un réel.

D appartient à ( BD ) donc 10 12 4 p , c'est-à-dire p 38.

Ainsi (BD ) a pour équation y 12x 38.

2. f est croissante sur [ 2 0] et sur [4 6] et décroissante sur [0 4].

On a donc le tableau suivant :

x 2 0 4 6 variations de f

signe de f (x)

La courbe 2 ne convient donc pas.

f (2) est le coefficient directeur de la tangente au point d abscisse 2 donc, d après la question 1, f (2) 12.

La courbe 3 ne convient donc pas.

C est donc la courbe 1.

Exercice 2 :

1. On considère la fonction f définie sur par : f(x) 2x

3

3 x² 1.

a. f est une fonction polynôme donc dérivable sur . Pour tout réel x, on a f (x ) 6 x ² 6x 6x (x 1) On peut construire le tableau suivant :

x 0 1 + 6 x

x 1 signe de f (x)

variations de f 0 1

b. f(1) 2 1

3

3 1² 1 0. D après le tableau ci-dessus, le maximum de f sur ]0 [ est 0 donc f(x) est négatif, pour tout x 0.

c. Soit a un réel.

La tangente T

a

au point d abscisse a est parallèle à la droite ssi elles ont le même coefficient directeur.

T

a

a pour coefficient directeur f ( a) et a pour coefficient directeur 2.

Ainsi T

a

est parallèle à ssi f (a ) 2 ssi 6x ² 6x 2 ssi 6x ² 6x 2 0 12 0 donc l équation n a pas de solution.

Ainsi, il n’existe pas de point de la cour be de f où la tangente est parallèle à la droite d’équation y 2x 4.

2. On considère la fonction g définie sur]0 [ par : g(x ) x² 3 x 1 x . a. g est dérivable sur ]0 [.

Pour tout réel x 0, on a g (x ) 2 x 3 1

2x

3

3x ² 1 x ²

f(x )

x ² .

(3)

b. On peut alors construire le tableau suivant : x 0 + f(x)

signe de g (x )

variations de g

c. g (1) 3 et g(4) 3,75 donc, d après le tableau de variations, il semble que l équation g (x) 0 admette une unique solution dans ]0 [.

Exercice 3 :

1. Soit g la fonction définie sur \{4} par g (x ) 2x ² 6 x x 4 . a. g est dérivable sur \{4}.

Pour tout réel x différent de 4, g (x ) (4x 6)( x 4) (2x² 6 x)1 (x 4)

2

2 x² 16x 24 (x 4)

2

2( x² 8 x 12) (x 4)

2

b. Signe de x² 8 x 12 : 16 donc le trinôme a deux racines qui sont x

1

2 et x

2

6 et il est du signe de a 1 0 sauf entre ces racines. On peut alors construire le tableau :

x 2 4 6 + 2(x ² 8 x 12)

(x 4)

2

signe de g (x) +

variations de g 2 18 2.

a. Lorsque x 1,5 : NT f(1,5) 1,5 et l aire de PONT est 1,5 1,2 1,8.

b. L ensemble de définition de A est [0 3].

c. Pour tout x de [0 3], A(x ) ON NT x f(x) x (2x 6) x 4

2x ² 6x

x 4 g(x ).

d. D après le tableau précédent, le maximum de g sur [0 3] est 2, pour x 2.

L aire de PONT est maximale lorsque x 2. Les coordonnées de T sont alors (2 f(2)), c'est-à-dire T(2 1).

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