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ExercicePremière, chapitre 4 — Dérivation · Fonction dérivée : calculs

Exercice 9

Calcul

Chacune des fonctions suivantes est un produit. Après avoir posé uu et vv, donner la fonction dérivée en précisant l'ensemble de dérivabilité.

a) f(x)=(2x−1)(x+3)f(x)=(2x-1)(x+3)

b) f(x)=xxf(x)=x\sqrt{x}

c) f(x)=2x (x2+3x)f(x)=2\sqrt{x}\,(x^{2}+3x)

d) f(x)=(x2+1)(x−2x)f(x)=(x^{2}+1)(\sqrt{x}-2x)

e) f(x)=(3x−2)(x2+x+1)f(x)=(3x-2)(x^{2}+x+1)

f) f(x)=(2x−1)(2x−1)f(x)=(2x-1)(2x-1)

g) f(x)=x (x−4)f(x)=\sqrt{x}\,(x-4)

h) f(x)=(x2+2)×1xf(x)=(x^{2}+2)\times\dfrac{1}{x}

Pour la question f), vérifier le résultat en développant d'abord l'expression de ff.

Corrigé

On utilise la formule du produit : f′(x)=u′(x)v(x)+u(x)v′(x)f'(x)=u'(x)v(x)+u(x)v'(x).

a) f(x)=(2x−1)(x+3)f(x)=(2x-1)(x+3), dérivable sur ℝ\mathbb{R}. On pose :

{u(x)=2x−1v(x)=x+3ce qui donne :{u′(x)=2v′(x)=1\left\{\begin{array}{l} u(x)=2x-1 \\[2mm] v(x)=x+3 \end{array}\right. \qquad\text{ce qui donne :}\qquad \left\{\begin{array}{l} u'(x)=2 \\[2mm] v'(x)=1 \end{array}\right.

f′(x)=2×(x+3)+(2x−1)×1=2x+6+2x−1=4x+5f'(x)=2\times(x+3)+(2x-1)\times 1=2x+6+2x-1=\boxed{4x+5} Vérification en développant d'abord : f(x)=2x2+5x−3f(x)=2x^{2}+5x-3, donc f′(x)=4x+5f'(x)=4x+5.

b) f(x)=xxf(x)=x\sqrt{x}, définie sur [0 ;+∞[[0\,;+\infty[ et dérivable sur ]0 ;+∞[]0\,;+\infty[. On pose :

{u(x)=xv(x)=xce qui donne :{u′(x)=1v′(x)=12x\left\{\begin{array}{l} u(x)=x \\[2mm] v(x)=\sqrt{x} \end{array}\right. \qquad\text{ce qui donne :}\qquad \left\{\begin{array}{l} u'(x)=1 \\[2mm] v'(x)=\dfrac{1}{2\sqrt{x}} \end{array}\right.

f′(x)=1×x+x×12x=x+x2x=2x2x+x2x=3x2x=3x2f'(x)=1\times\sqrt{x}+x\times\dfrac{1}{2\sqrt{x}} =\sqrt{x}+\dfrac{x}{2\sqrt{x}} =\dfrac{2x}{2\sqrt{x}}+\dfrac{x}{2\sqrt{x}} =\boxed{\dfrac{3x}{2\sqrt{x}}=\dfrac{3\sqrt{x}}{2}} en utilisant x=xx\sqrt{x}=\dfrac{x}{\sqrt{x}} pour réduire au même dénominateur.

c) f(x)=2x (x2+3x)f(x)=2\sqrt{x}\,(x^{2}+3x), dérivable sur ]0 ;+∞[]0\,;+\infty[. On pose :

{u(x)=2xv(x)=x2+3xce qui donne :{u′(x)=1xv′(x)=2x+3\left\{\begin{array}{l} u(x)=2\sqrt{x} \\[2mm] v(x)=x^{2}+3x \end{array}\right. \qquad\text{ce qui donne :}\qquad \left\{\begin{array}{l} u'(x)=\dfrac{1}{\sqrt{x}} \\[2mm] v'(x)=2x+3 \end{array}\right.
f′(x)=1x×(x2+3x)+2x×(2x+3)=x2+3xx+2x(2x+3)xf'(x)=\dfrac{1}{\sqrt{x}}\times(x^{2}+3x)+2\sqrt{x}\times(2x+3) =\dfrac{x^{2}+3x}{\sqrt{x}}+\dfrac{2x(2x+3)}{\sqrt{x}}

=x2+3x+4x2+6xx=5x2+9xx=x (5x+9)=\dfrac{x^{2}+3x+4x^{2}+6x}{\sqrt{x}}=\boxed{\dfrac{5x^{2}+9x}{\sqrt{x}} =\sqrt{x}\,(5x+9)} en ayant écrit 2x=2xx2\sqrt{x}=\dfrac{2x}{\sqrt{x}}.

d) f(x)=(x2+1)(x−2x)f(x)=(x^{2}+1)(\sqrt{x}-2x), dérivable sur ]0 ;+∞[]0\,;+\infty[. On pose :

{u(x)=x2+1v(x)=x−2xce qui donne :{u′(x)=2xv′(x)=12x−2\left\{\begin{array}{l} u(x)=x^{2}+1 \\[2mm] v(x)=\sqrt{x}-2x \end{array}\right. \qquad\text{ce qui donne :}\qquad \left\{\begin{array}{l} u'(x)=2x \\[2mm] v'(x)=\dfrac{1}{2\sqrt{x}}-2 \end{array}\right.
f′(x)=2x(x−2x)+(x2+1)(12x−2)\boxed{f'(x)=2x\left(\sqrt{x}-2x\right)+(x^{2}+1)\left(\dfrac{1}{2\sqrt{x}}-2\right)}

e) f(x)=(3x−2)(x2+x+1)f(x)=(3x-2)(x^{2}+x+1), dérivable sur ℝ\mathbb{R}. On pose :

{u(x)=3x−2v(x)=x2+x+1ce qui donne :{u′(x)=3v′(x)=2x+1\left\{\begin{array}{l} u(x)=3x-2 \\[2mm] v(x)=x^{2}+x+1 \end{array}\right. \qquad\text{ce qui donne :}\qquad \left\{\begin{array}{l} u'(x)=3 \\[2mm] v'(x)=2x+1 \end{array}\right.
f′(x)=3(x2+x+1)+(3x−2)(2x+1)=3x2+3x+3+6x2+3x−4x−2=9x2+2x+1f'(x)=3(x^{2}+x+1)+(3x-2)(2x+1)=3x^{2}+3x+3+6x^{2}+3x-4x-2=\boxed{9x^{2}+2x+1}

f) f(x)=(2x−1)(2x−1)f(x)=(2x-1)(2x-1), dérivable sur ℝ\mathbb{R}. On pose :

{u(x)=2x−1v(x)=2x−1ce qui donne :{u′(x)=2v′(x)=2\left\{\begin{array}{l} u(x)=2x-1 \\[2mm] v(x)=2x-1 \end{array}\right. \qquad\text{ce qui donne :}\qquad \left\{\begin{array}{l} u'(x)=2 \\[2mm] v'(x)=2 \end{array}\right.

f′(x)=2(2x−1)+(2x−1)×2=4(2x−1)=8x−4f'(x)=2(2x-1)+(2x-1)\times 2=4(2x-1)=\boxed{8x-4} Vérification en développant d'abord : f(x)=4x2−4x+1f(x)=4x^{2}-4x+1, donc f′(x)=8x−4f'(x)=8x-4.

g) f(x)=x (x−4)f(x)=\sqrt{x}\,(x-4), dérivable sur ]0 ;+∞[]0\,;+\infty[. On pose :

{u(x)=xv(x)=x−4ce qui donne :{u′(x)=12xv′(x)=1\left\{\begin{array}{l} u(x)=\sqrt{x} \\[2mm] v(x)=x-4 \end{array}\right. \qquad\text{ce qui donne :}\qquad \left\{\begin{array}{l} u'(x)=\dfrac{1}{2\sqrt{x}} \\[2mm] v'(x)=1 \end{array}\right.
f′(x)=x−42x+x=x−42x+2x2x=3x−42xf'(x)=\dfrac{x-4}{2\sqrt{x}}+\sqrt{x} =\dfrac{x-4}{2\sqrt{x}}+\dfrac{2x}{2\sqrt{x}}=\boxed{\dfrac{3x-4}{2\sqrt{x}}}

h) f(x)=(x2+2)×1xf(x)=(x^{2}+2)\times\dfrac{1}{x}, dérivable sur ℝ∗\mathbb{R}^{*}. On pose :

{u(x)=x2+2v(x)=1xce qui donne :{u′(x)=2xv′(x)=−1x2\left\{\begin{array}{l} u(x)=x^{2}+2 \\[2mm] v(x)=\dfrac{1}{x} \end{array}\right. \qquad\text{ce qui donne :}\qquad \left\{\begin{array}{l} u'(x)=2x \\[2mm] v'(x)=-\dfrac{1}{x^{2}} \end{array}\right.

f′(x)=2x×1x+(x2+2)×(−1x2)=2−x2+2x2=2−1−2x2=1−2x2f'(x)=2x\times\dfrac{1}{x}+(x^{2}+2)\times\left(-\dfrac{1}{x^{2}}\right) =2-\dfrac{x^{2}+2}{x^{2}}=2-1-\dfrac{2}{x^{2}}=\boxed{1-\dfrac{2}{x^{2}}} Vérification : f(x)=x+2xf(x)=x+\dfrac{2}{x}, donc f′(x)=1−2x2f'(x)=1-\dfrac{2}{x^{2}}.

Dans l'édifice

Thèmes

fonction dérivée, produit et quotient, racine carrée

Notions

dérivable

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