Terminale S : correction du devoir sur feuille no2
I
Soit fla fonction définie sur Rpar : f(x)=sin3x−3sin x.
1. ∀x∈R,f(x+2π)=sin(3x+6π)−3sin(x+2π)=sin(3x)−
3sin(x)=f(x) car la fonction sin est 2π−périodique, donc
la fonction fest périodique de période 2π.
∀x∈R,f(−x)=sin(3 ×(−x)) −3sin(−x)=sin(−3x)−
sin(−x)= −sin(3x)+sin(x)= −f(x) car la fonction sin est
impaire. On en déduit que fest impaire.
On sait que, pour tout x∈R, sin(π−x)=sin(x).
Alors :
∀x∈R,f(π−x)
=sin(3π−3x)−3sin(π−x)=sin(2π+π−3x)−3sin(π−x)
=sin(π−3x)−3sin(π−x)=sin(3x)−3sin(x)=f(x).
Pour tout x∈R,f(π−x)=f(x)
On en déduit que la courbe Cfest symétrique par rapport
à la droite d’équation x=
π
2.
.
•Comme fest périodique de période 2π, on peut res-
treindre l’étude de fà n’importe quel intervalle de lon-
gueur 2π.
•Comme fest impaire, on se restreint à la partie positive
d’un intervalle de longueur 2π, centré sur l’origine, donc
sur [0 ; π].
•Comme pour tout x,f(π−x)=f(x), la courbe Cfst sy-
métrique par rapport à la droite d’équation =
π
2, donc
on peut se restreindre à étudier fsur l’intervalle h0 ; π
2i.
2. fest dérivable sur R, comme somme et composée de fonc-
tions dérivables.
∀x∈R,f′(x)=3sin′(3x)−3sin′(x)=3cos(3x)−3cos(x)
=3(cos(3x)−cos(x))
=3(cos(2x)cos(x)−sin(2x)sin(x)−cos(x))
=3£¡1−2sin2(x)¢cos(x)−sin(x)sin(2x)−cos(x)¤
=3£cos(x)−2sin2(x)cos(x)−sin(x)sin(2x)−cos(x)¤
=3£−2sin2(x)cos(x)−sin(x)sin(2x)¤
=−3sin(x)[2sin(x)cos(x)+sin(2x)]
=−3sin(x)[sin(2x)+sin(2x)] =−6sin(x)sin(2x).
3. On se restreint à h0 ; π
2i.
Sur h0 ; π
2i, sin(x)Ê0.
Pour x∈h0 ; π
2i, 2x∈[0 ; π], donc sin(2x)Ê0.
On en déduit que f′(x)É0 sur h0 ; π
2i.f′(x)=0⇔sin(x)=
0 ou sin(2x)=0, donc f′(x)=0 pour x=0 ou x=
π
2.
On en déduit le tableau de variation sur h0 ; π
2i:
x0π
2
f′(x) 0 −0
f(0)
0❅❅❅❘
−4
4. On commence par tracer la courbe sur h0 ; π
2i; pour avoir
la courbe sur [0 ; π], on effectue une symétrique par rap-
port à la droite d’équation x=
π
2.
Comme la fonction est impaire, la courbe est symétrique
par rapport à O, ce qui permet de tracer la courbe sur
[−π;π].
Comme fest 2π−périodique, on translate la partie de
la courbe obtenue sur [−π; 0] pour tracer la partie sur
[π; 2π] en effectuant une translation de vecteur 2π−→
i.
1
2
3
−1
−2
−3
−4
π
2π3π
22π
−π
2
−π
−3π
2
−2π
y
f
Pour ceux qui ont oublié le cours de trigonométrie de première, voir ici
II
Soit Pnla proposition f(n)(x)=sin³x+nπ
2´.
Démontrons cette propriété par récurrence pour nÊ1.
•Initialisation : Pour n=1, f′(x)=sin′(x)=cos(x) et
sin³x+nπ
2´=sin³x+
π
2´=sin(x)cos³π
2´+cos(x)sin³π
2´=
cos(x) donc la propriété est vraie au rang n=1.
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