T4. Correction du Dm7.
Exercice 1 (no78 page 87)
fest la fonction d´efinie sur Rpar f(x) = 1 cos(2x). On donne sa
courbe repr´esentative sur h0; π
2i.
1. Reproduire la courbe de f.
0
2
π
π
2
π
2
2. Exprimer f(x) en fonction de f(x).
Pour tout xR, cos(x) = cos(x) (la fonction cos est paire).
Donc pour tout xR,
f(x) = 1 cos(2x)
= 1 cos(2x)
=f(x)
Cela montre que la fonction fest paire, donc sa courbe
repr´esentative est sym´etrique par rapport `a l’axe des ordonn´ees.
On compl`ete la courbe par sym´etrie d’axe (Oy).
0
2
π
ππ
2
π
2
3. Exprimer f(x+π) en fonction de f(x). pour tout xR,
f(x+π) = 1 cos(2(x+π))
= 1 cos(2x+ 2π)
= 1 cos(2x)
=f(x)
Ceci montre que la fonction fest π-p´eriodique.
Il suffit de connaˆıtre la courbe sur un intervalle de longueur π
pour pouvoir compl´eter le trac´e par des translations.
La courbe de fest invariante par la translation de vecteur π
i.
0
2
π
ππ
2
π
2
3π
2
Exercice 2 (no109 page 89)
fest la fonction d´efinie sur I= [2π; 2π] par f(x) = 3x2 sin x
1. Exprimer f(x) en fonction de f(x).
Pour tout xI,
f(x) = 3×(x)2 sin(x)
=3x+ 2 sin(x)
=f(x)
2. Justifier pourquoi il suffit d’´etudier fsur [0; 2π].
Comme pour tout xI,f(x) = f(x), la fonction fest impaire,
et donc sa courbe est sym´etrique par rapport au point O.
Il suffit d’´etudier fsur [0; 2π] et l’on compl`etera la courbe
repr´esentative par sym´etrie par rapport `a Osur [2π; 0].
3. D´eterminer l’expression de f(x) en fonction de x.
fest d´erivable sur Ipar somme de fonctions d´erivables.
Pour tout x[2π; 2π], f(x) = 32 cos(x).
4. ´
Etudier le signe de f(x) sur [0; 2π], et dresser le tableau de va-
riation de fsur [0; 2π].
f(x)>0
32 cos(x)>0
2 cos x > 3
cos x < 3
2
En raisonnant sur le cercle, sur l’intervalle [0; 2π], on observe que
f(x)>0 lorsque xπ
6;11π
6.
+
O
i
j
π
6
3
2
1/2
11π
6
0; 2π
π
2
π
x0π/6 11π/62π
f(x)0+0
f(x)
0
π3
61
11π3
6+ 1
2π3
Exercice 3 (no112 page 90)
La fonction tangente est d´efinie par tan x=sin x
cos x.
On va ´etudier cette fonction, not´ee f, sur iπ
2;π
2h. On note Csa courbe
repr´esentative dans un rep`ere orthogonal.
1. (a) Exprimer f(x) en fonction de f(x).
tan(x) = sin(x)
cos(x)
=sin x
cos x
=tan x
(b) En d´eduire qu’il suffit d´etudier fsur J=h0; π
2h.
La fonction tangente est donc impaire, et sa courbe
repr´esentative est sym´etrique par rapport au point O.
Il suffit d’´etudier fsur h0; π
2h, et l’on compl`etera la courbe
par sym´etrie par rapport au point Osur l’intervalle iπ
2; 0h.
2. D´eterminer la limite de fen π
2. Que peut-on en eduire ?
lim
xπ
2
sin x= sin π
2= 1.
lim
xπ
2
x< π
2
cos x= 0+.
Par quotient, lim
xπ
2
x< π
2
tan x= +.
La droite d’´equation x=π
2est asymptote verticale `a C.
3. Exprimer f(x) en fonction de x.
Les fonctions sinus et cosinus sont d´erivables sur R, et pour tout
xiπ
2;π
2h, cos x6= 0.
Par quotient, la fonction fest d´erivable sur iπ
2;π
2h.
Pour tout xiπ
2;π
2h,
f(x) = cos(x)×cos(x)sin(x)×(sin x)
cos2(x)
=cos2+ sin2x
cos2x
=1
cos2x>0
4. Dresser le tableau de variation de fsur J.
Comme un carr´e est toujours positif, pour tout xJ,f(x) =
1
cos2x>0.
Donc fest strictement cropissante sur J=h0; π
2h.
f(0) = 0, et on a vu que lim
xπ
2
x< π
2
f(x) = +.
x0π/2
tan x
0
+
5. D´eterminer une ´equation de la tangente T`a la courbe de fau
point d’abscisse 0.
f(0) = 0, et f(0) = 1
cos2(0) = 1.
y=f(0)(x0) + f(0)
y= 1x+ 0
y=x
La tangente Ta pour ´equation y=x.
6. ´
Etudier la position relative de Cet Tsur I.
On ´etudie la signe de f(x)x.
f(x)x=sin x
cos xx
=sin xxcos x
cos x
Sur I=iπ
2;π
2h, il est clair que cos x > 0.
Donc f(x)xest du signe de g(x) = sin xxcos x.
La fonctions gest d´erivable sur Ipar produit et somme de fonc-
tions d´erivables.
Pour tout xI,
g(x) = cos x(1 ×cos x+x×(sin x))
= cos xcos x+xsin x
=xsin x
xπ/20π/2
x0+
sin x0+
g(x) = xsin x+0+
La d´eriv´ee de gest strictement positive sur Isauf en 0 o`u elle
s’annule.
La fonction gest donc strictement croissante sur I=iπ
2;π
2h.
On remarque que g(0) = sin 0 0×cos 0 = 0.
Comme gest strictement croissante et Iet g(0) = 0, on peut
donner le signe de g:
xπ/20π/2
g(x)0+
La courbe Cest au-dessus de la tangente Tsur i0; π
2h,
La courbe Cest en-dessous de la tangente Tsur iπ
2; 0h.
7. Tracer Tet Csur I.
0
1
2
3
4
1
2
3
4
5
1 2 3123π
2
π
2
TC
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