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Dans chacun des cas suivants,déterminer `(u\circ v)(x)` et

Sommaire

Composée d'une fonctionDéterminer l'expression d'une composéeDécomposer une fonction
Dérivation : complémentsCalculer des dérivéesDéterminer une équation de tangenteCalculer des dérivées secondes
ConvexitéÉtudier graphiquement la convexité d'une fonctionÉtudier algébriquement la convexité d'une fonctionÉtudier la convexité à partir du tableau de variations de f'Étudier la convexité à partir du tableau de signes de f''

Composée d'une fonction

Déterminer l'expression d'une composée

Dans chacun des cas suivants,déterminer `(u\circ v)(x)` et
(v\circ u)(x)
. On précisera les valeurs du réel
x
 pour lesquelles les calculs sont possibles.
1.
uuu
 est la fonction définie sur
R\mathbb{R}R
 par
u(x)=exu(x)=\text{e}^xu(x)=ex
 et 
vvv
est la fonction définie sur
R\mathbb{R}R
 par
v(x)=−3x2+5v(x)=-3x^2+5v(x)=−3x2+5
.
2.
uuu
 est la fonction définie sur
R\mathbb{R}R
 par
u(x)=x−9u(x)=x-9u(x)=x−9
 et
vvv
 est la fonction définie sur
R\mathbb{R}R
 par
v(x)=x3v(x)=x^3v(x)=x3
.
3.
uuu
 est la fonction définie sur
[0 ; +∞[[0\ ;\ +\infty[[0 ; +∞[
 par
u(x)=xu(x)=\sqrt{x}u(x)=x​
  et
vvv
 est la fonction définie sur
R\mathbb{R}R
 par
v(x)=x2+10v(x)=x^2+10v(x)=x2+10
.
4.
uuu
 est la fonction définie sur
R\mathbb{R}R
 par
u(x)=ex+1u(x)=\text{e}^x+1u(x)=ex+1
 et
vvv
 est la fonction définie sur
]0 ; +∞[]0\ ;\ +\infty[]0 ; +∞[
 par
v(x)=1xv(x)=\displaystyle\frac{1}{x}v(x)=x1​
.

Décomposer une fonction

Dans chacun des cas suivants, déterminer une fonction
uuu
 et une fonction
vvv
 telles que
f=v∘uf=v\circ uf=v∘u
.
1.
fff
 est la fonction définie sur
]−2 ; +∞[]-2\ ;\ +\infty[]−2 ; +∞[
 par
f(x)=15x+10f(x)=\displaystyle\frac{1}{5x+10}f(x)=5x+101​
.
2.
fff
 est la fonction définie sur
R\mathbb{R}R
 par
f(x)=ex2+3x−5f(x)=\text{e}^{x^2+3x-5}f(x)=ex2+3x−5
.
3.
fff
 est la fonction définie sur 
R\mathbb{R}R
 par
f(x)=x4+2x2+1f(x)=\sqrt{x^4+2x^2+1}f(x)=x4+2x2+1​
.
4.
fff
 est la fonction définie sur 
]−∞ ; 0[]-\infty\ ;\ 0[]−∞ ; 0[
 par
f(x)=(4−1x)8f(x)=\left(4-\displaystyle\frac{1}{x}\right)^8f(x)=(4−x1​)8
.

Dérivation : compléments

Calculer des dérivées

Exercice 1 Application directe du tableau
Dans chacun des cas suivants, calculer
f′(x)f'(x)f′(x)
.
1.
fff
 est la fonction définie sur
R\mathbb{R}R
 par
f(x)=e4x−1f(x)=\text{e}^{4x-1}f(x)=e4x−1
.
2.
fff
 est la fonction définie sur
R\mathbb{R}R
 par
f(x)=(x3−2x)5f(x)=(x^3-2x)^5f(x)=(x3−2x)5
.
3.
fff
 est la fonction définie sur
]−1 ; 1[]-1\ ;\ 1[]−1 ; 1[
 par
f(x)=1−x2f(x)=\sqrt{1-x^2}f(x)=1−x2​
.
4.
fff
 est la fonction définie sur
]4 ; +∞[]4\ ;\ +\infty[]4 ; +∞[
 par
f(x)=1(2x−8)3f(x)=\displaystyle\frac{1}{(2x-8)^3}f(x)=(2x−8)31​
.
Exercice 2Opérations sur la dérivation et composées
Dans chacun des cas suivants, calculer
f′(x)f'(x)f′(x)
.
1.
fff
 est la fonction définie sur
R\mathbb{R}R
 par
f(x)=5e3x−6e2xf(x)=5\text{e}^{3x}-6\text{e}^{2x}f(x)=5e3x−6e2x
.
2.
fff
 est la fonction définie sur
R\mathbb{R}R
 par
f(x)=(2x+1)e−xf(x)=(2x+1)\text{e}^{-x}f(x)=(2x+1)e−x
.
3.
fff
 est la fonction définie sur
R\mathbb{R}R
 par
f(x)=xx2+3f(x)=x\sqrt{x^2+3}f(x)=xx2+3​
.
4.
fff
 est la fonction définie sur
]−74 ; +∞[\left]-\dfrac{7}{4}\ ;\ +\infty\right[]−47​ ; +∞[
 par
f(x)=5(4x+7)2f(x)=\displaystyle\frac{5}{(4x+7)^2}f(x)=(4x+7)25​
.

Déterminer une équation de tangente

Dans chacun des cas suivants, déterminer une équation de la tangente à la courbe représentative de la fonction
fff
 au point d'abscisse
aaa
.
1.
fff
 est définie sur
R\mathbb{R}R
 par
f(x)=21+3e−xf(x)=\displaystyle\frac{2}{1+3\text{e}^{-x}}f(x)=1+3e−x2​
. 
a=0a=0a=0
2.
fff
 est définie sur
]12 ; +∞[\left]\dfrac{1}{2}\ ;\ +\infty\right[]21​ ; +∞[
 par
f(x)=2x−1f(x)=\sqrt{2x-1}f(x)=2x−1​
. 
a=5a=5a=5
3.
fff
 est définie sur
\mathbb{R}
 par
f(x)=3ex2−2ef(x)=3\text{e}^{x^2}-2\text{e}f(x)=3ex2−2e
. 
a=−1a=-1a=−1

Calculer des dérivées secondes

Pour chaque fonction
f
, déterminer l'expression de sa dérivée
f′f'f′
 ainsi que celle de sa dérivée seconde
f′′f''f′′
.
1.
f
 est définie sur
\mathbb{R}
 par
f(x)=-5x^4+3x^2-9x+8
.
2.
f
 est définie sur
\mathbb{R}
 par
f(x)=(4x-5)\text{e}^{2x}
.
3.
f
 est définie sur
[0\ ;\ +\infty[
 par
f(x)=\sqrt{2x+1}
.
4.
f
 est définie sur
\mathbb{R}
 par
f(x)=(3x^2+4)^{5}
.

Convexité

Étudier graphiquement la convexité d'une fonction

Dans chacun des cas suivants, ondonne la courbe représentative
Cf\mathscr{C}_fCf​
 d'une fonction
fff
définie sur un intervalle
III
. Étudier graphiquement la convexité de
fff
 sur
III
 et indiquer les éventuels points d'inflexion de la courbe
Cf\mathscr{C}_fCf​
.
1.2.
3.

Étudier algébriquement la convexité d'une fonction

Dans chacun des cas suivants, étudier algébriquement la convexité de la fonction
fff
 sur son ensemble de définition.
1.
fff
 est la fonction définie sur
R\mathbb{R}R
 par
f(x)=x3−4x2+5x−1f(x)=x^3-4x^2+5x-1f(x)=x3−4x2+5x−1
.
2.
fff
 est la fonction définie sur
R\mathbb{R}R
 par
f(x)=(2x−1)exf(x)=(2x-1)\text{e}^xf(x)=(2x−1)ex
.
3.
fff
 est la fonction définie sur
R\mathbb{R}R
 par
f(x)=e−x2f(x)=\text{e}^{-x^2}f(x)=e−x2
.
4.
fff
 est la fonction définie sur
R\{4}\mathbb{R}\backslash \left\{4\right\}R\{4}
 par
f(x)=3x−5x−4f(x)=\displaystyle\frac{3x-5}{x-4}f(x)=x−43x−5​
.

Étudier la convexité à partir du tableau de variations de f'

Exercice 1
On donne ci-dessous le tableau de variations de la dérivée
f′f'f′
 d'une fonction
f
 définie et dérivable sur
\mathbb{R}
.
1.Déterminer la convexité de la fonction
f
 sur
\mathbb{R}
.
2.La courbe représentative de la fonction
f
 admet-elle des points d'inflexion ?
Exercice 2
On donne ci-dessous le tableau de variations de la dérivée
f′f'f′
 d'une fonction
f
 définie et dérivable sur
\mathbb{R}
.
1.Déterminer la convexité de la fonction
f
 sur
\mathbb{R}
.
2.La courbe représentative de la fonction
f
 admet-elle des points d'inflexion ?

Étudier la convexité à partir du tableau de signes de f''

Exercice 1
On donne ci-dessous le tableau de signes de la dérivée seconde
f′′f''f′′
 d'une fonction
f
 définie et deux fois dérivable sur
\mathbb{R}
.
1.Déterminer la convexité de la fonction
f
 sur
\mathbb{R}
.
2.La courbe représentative de la fonction
f
 admet-elle des points d'inflexion ?
Exercice 2
On donne ci-dessous le tableau de signes de la dérivée seconde
f′′f''f′′
 d'une fonction
f
 définie et deux fois dérivable sur
]-\infty\ ;\ 10]
.
1.Déterminer la convexité de la fonction
f
 sur
\mathbb{R}
.
2.La courbe représentative de la fonction
f
 admet-elle des points d'inflexion ?