Exercice 3 : ( 11 points )
Partie A : Résolution de l'équation différentielle : y ' − 2 y = xe x (1)
1. Résoudre l'équation différentielle : y ' − 2 y =0 (2) .
2. Soient a et b deux réels et soit u une fonction définie sur ℝ par : u(x)= (ax+b)e x
a. Déterminer a et b pour que la fonction u soit solution de l'équation (1).
b. Montrer que v est solution de l'équation différentielle (2)
si, et seulement si, u + v est solution de l'équation (1).
c. En déduire l'ensemble des solutions de l'équation (1).
3. Déterminer la solution de l'équation (1) qui s'annule en 0.
Partie B : Étude de la fonction auxiliaire g :
La fonction g est définie sur ℝ par : g ( x)=2 ex− x−2
1. Déterminer la limite de g en −∞ , puis celle en +∞ .
2. Étudier le sens de variation de la fonction g, puis dresser son tableau de variation.
Démontrer que l'équation g ( x)= 0 admet exactement deux solutions réelles.
Vérifier que 0 est l'une de ces deux solutions.
Donner un encadrement au dixième de l'autre solution que l'on notera α.
En déduire le signe de g ( x) suivant les valeurs de x.
Partie C : Étude de la fonction principale f :
La fonction f est définie sur ℝ par : f (x )=e2 x−( x+1)ex
1. Déterminer la limite de f en −∞ , puis celle en +∞ .
Calculer f ' ( x) et, montrer que
g
(
x
)
ont le même signe.
Étudier le sens de variation de f.
Montrer que f (α)=− α2+2 α
où est définie dans la partie B
En déduire un encadrement de f (α ) .
On note
C
f
la courbe représentant la fonction
Déterminer une équation de (T) tangente à C f au point d'abscisse 1 ( Tous les coefficicents
seront donnés sous forme exacte ).
5. Tracer (T), la courbe C f et ses tangentes horizontales dans le plan rapporté à un repère
orthonormal ( unité graphique 2 cm) .
Partie D : Détermination d'une primitive particulière de f :
1. Soit h la fonction définie sur ℝ par : h (x)=xe x
Déterminer une expression de sa dérivée h ' ( x) .
2. On note F la primitive de f définie sur ℝ telle que F (0)=3 .
Déterminer une expression de F (x ) .