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ExercicePremière, chapitre 8 — Fonction exponentielle · Exercices de synthèse

Exercice 25 Type Bac

Type BacCalcul

Soit ff la fonction définie sur ℝ\mathbb{R} par f(x)=(x−1)exf(x)=(x-1)\mathrm{e}^{x}. On note 𝒞\mathcal{C} sa courbe représentative.

1. Démontrer que pour tout réel xx, f′(x)=x exf'(x)=x\,\mathrm{e}^{x}.

2. Étudier le signe de f′(x)f'(x), puis dresser le tableau de variations de ff.

3. En déduire que ff admet un minimum sur ℝ\mathbb{R}, dont on précisera la valeur.

4. Déterminer une équation de la tangente TT à 𝒞\mathcal{C} au point d'abscisse 00. Que peut-on dire de cette tangente ?

5. Résoudre l'équation f(x)=0f(x)=0, puis déterminer le signe de f(x)f(x) selon les valeurs de xx.

6. Calculer f(−1)f(-1), f(0)f(0), f(1)f(1) et f(2)f(2), en donnant une valeur approchée au centième.

7. Tracer 𝒞\mathcal{C} et TT dans un repère, pour −3⩽x⩽2-3\leqslant x\leqslant 2.

Corrigé

1. Avec u(x)=x−1u(x)=x-1 et v(x)=exv(x)=\mathrm{e}^{x} : f′(x)=1×ex+(x−1)×ex=ex(1+x−1)=x exf'(x)=1\times\mathrm{e}^{x}+(x-1)\times\mathrm{e}^{x}=\mathrm{e}^{x}\big(1+x-1\big)=\boxed{x\,\mathrm{e}^{x}}

2. Comme ex>0\mathrm{e}^{x}>0, le signe de f′(x)f'(x) est celui de xx.

Figure

3. La fonction décroît puis croît : elle atteint son minimum en 00. f(0)=(0−1)e0=−1d’ouˋle minimum de f vaut −1, atteint en x=0f(0)=(0-1)\mathrm{e}^{0}=-1 \qquad \text{d'où} \qquad \boxed{\text{le minimum de } f \text{ vaut } -1, \text{ atteint en } x=0}

4. La tangente a pour équation y=f′(0)(x−0)+f(0)y=f'(0)(x-0)+f(0). Or f′(0)=0×e0=0f'(0)=0\times\mathrm{e}^{0}=0 : T:y=−1\boxed{T : y=-1}

Cette tangente est horizontale, ce qui est coheˊrent avec le minimum en 0\boxed{\text{Cette tangente est horizontale, ce qui est cohérent avec le minimum en } 0}

5. Comme ex≠0\mathrm{e}^{x}\neq 0 : f(x)=0  ⟺  x−1=0d’ouˋS={1}f(x)=0 \iff x-1=0 \qquad \text{d'où} \qquad \boxed{S=\{1\}} Le signe de f(x)f(x) est celui de x−1x-1 : f(x)<0 sur ]−∞ ;1[etf(x)>0 sur ]1 ;+∞[\boxed{f(x)<0 \text{ sur } \left]-\infty\,;1\right[ \quad \text{et} \quad f(x)>0 \text{ sur } \left]1\,;+\infty\right[}

6.

xx−3-3−2-2−1-1001122
f(x)f(x)−4e−3-4\mathrm{e}^{-3}−3e−2-3\mathrm{e}^{-2}−2e−1-2\mathrm{e}^{-1}−1-100e2\mathrm{e}^{2}
Valeur approchée−0,20-0{,}20−0,41-0{,}41−0,74-0{,}74−1-1007,397{,}39

7.

Figure
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