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mathématiques (terminale) · Chapitre 4 · Application directe du cours

Problème — Étude de la fonction

Fonction Logarithme Népérien · niveau 2

Énoncé

Problème — Étude de la fonction . Soit la fonction définie sur par :

On note sa courbe représentative.

  • Déterminer les limites de aux bornes de son domaine de définition.
  • Calculer la dérivée et étudier les variations de .
  • En déduire le signe de sur .
  • Démontrer que pour tout , . Interpréter graphiquement ce résultat.
  • Étudier la convexité de sur .

Corrigé

  • En : et . Par somme, . En : c'est une forme indéterminée. Factorisons par :

Comme , le terme dans la parenthèse tend vers 1. Par produit, .

  • La fonction est dérivable sur :

Comme , a le même signe que :

  • sur , donc est strictement décroissante sur ;
  • sur , donc est strictement croissante sur ;
  • .

Le minimum global de est .

  • Puisque le minimum de sur est 1, on en déduit que pour tout :

La fonction est donc strictement positive sur son domaine.

  • Puisque pour tout . Graphiquement : la courbe de la fonction est entièrement située en dessous de la droite d'équation .
  • Calculons la dérivée seconde :

Pour tout , . La fonction est donc strictement convexe sur .

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