Correction Devoir Maison 04 TES
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Exercice 1.
Partie A
Soit fla fonction définie sur l’intervalle 1
2; +par f(x) = x+ 7 + 6 ln(2x+ 1) 6 ln(2x+ 2).
On note Cla courbe représentative de fdans un repère orthonormal (O;
i ,
j).
1. Justifier que fest définie sur l’intervalle 1
2; +.
Le problème de définition de fse situe seulement au niveau des ln (x+ 7 est définie sur Ret
les coefficients 6et 6ne posent pas de problème).
La fonction ln est définie sur ]0; +[, ainsi on va étudier le signe de 2x+ 1 et de 2x+ 2 suivant
les valeurs de x:
x−∞ 1
2+
2x+ 1 0+
x−∞ 1+
2x+ 2 0+
Ainsi ln(2x+ 1) n’a un sens que pour x1
2; +et ln(2x+ 2) n’a un sens que pour
x]1; +[. Or 1
2; +]1; +[, d’où si x1
2; +=x]1; +[alors
ln(2x+ 1) et ln(2x+ 2) existent, donc fest définie sur 1
2; +.
Remarque : 1
2; +est le plus grand intervalle de Rfest définie
car ]1; +[1
2; +=1
2; +.
2. Déterminer la limite de fen 1
2.
En déduire que la courbe Cadmet pour asymptote une droite Ddont on précisera une équation.
lim
x→− 1
2
(x+ 7) = 1
2+ 7 = 1
2+14
2=15
2et
lim
x→− 1
2
ln(2x+ 2) = ln 2×1
2+ 2= ln(1 + 2) = ln(1) = 0
lim
x→− 1
2
x>1
2
ln(2x+ 1) :lim
x→− 1
2
x>1
2
2x+ 1 = 0+(pour le signe, on regardera sur le tableau de signes réalisé
à la première question) donc lim
x→− 1
2
x>1
2
ln(2x+ 1) = lim
x0+ln(x) = −∞.
Ainsi lim
x→− 1
2
f(x) = −∞.
On en déduit que Cadmet pour asymptote verticale une droite Dd’équation x=1
2.
3. En remarquant que, pour tout xde l’intervalle 1
2; +:6 ln(2x+ 1) 6 ln(2x+ 2) = 6 ln 2x+ 1
2x+ 2 , déterminer la limite
de fen +.
lim
x+
2x+ 1
2x+ 2 = lim
x+
2x
2x= lim
x+
2
2= 1 donc lim
x+ln 2x+ 1
2x+ 2= lim
x1ln(x) = ln(1) = 0 d’où
lim
x+(6 ln(2x+ 1) 6 ln(2x+ 2)) = lim
x+6 ln 2x+ 1
2x+ 2= 0.
De plus lim
x+x+ 7 = lim
x+x=−∞.
Donc lim
x+f(x) = −∞.
4. Soit la droite d’équation : y=x+ 7.
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a. Quelle est la limite de [f(x)(x+ 7)] lorsque xtend vers +? En donner une interprétation graphique.
[f(x)(x+ 7)] = 6 ln(2x+ 1) 6 ln(2x+ 2) = 6 ln 2x+ 1
2x+ 2(cf la remarque du 3.)
Toujours à la question 3. on a vu que : lim
x+[f(x)(x+ 7)] = lim
x+6 ln 2x+ 1
2x+ 2= 0.
On en déduit que la droite est une asymptote oblique à Cen +.
b. Étudier la position de la courbe Cpar rapport à la droite .
Pour étudier la position de la courbe Cpar rapport à la droite , il faut étudier la signe de
[f(x)(x+ 7)] sur 1
2; +.
Pour tout x1
2; +:1<2 =0<2x+ 1 <2x+ 2 =0<2x+ 1
2x+ 2 <1 =
ln 2x+ 1
2x+ 2<0 =6 ln 2x+ 1
2x+ 2<0ie [f(x)(x+ 7)] <0.
Donc Cest toujours en dessous de .
5. a. Montrer que pour tout xdans l’intervalle 1
2; +:f0(x) = 2x23x+ 5
(2x+ 1)(x+ 1) , où f0désigne la fonction dérivée de
f.
fest dérivable sur 1
2; +et pour tout x1
2; +:
f0(x) = 1+6×2
2x+ 1 6×2
2x+ 2 =2x+ 1
2x+ 1 +12
2x+ 1 6×2
2(x+ 1) =2x1 + 12
2x+ 1
6
x+ 1 =(2x+ 11)(x+ 1)
(2x+ 1)(x+ 1) 6(2x+ 1)
(x+ 1)(2x+ 1) =(2x22x+ 11x+ 11) (12x+ 6)
(2x+ 1)(x+ 1) =
2x2+ 9x+ 11 12x6
(2x+ 1)(x+ 1) =2x23x+ 5
(2x+ 1)(x+ 1). CQFD.
b. Étudier le signe de f0et dresser le tableau de variation de f.
Étudions le polynôme du second degré 2x23x+5 :δ=b24ac = (3)24×(2)×5 =
9 + 40 = 49 = 72>0
Il y a donc 2 racines réelles à ce polynôme : x1=b+δ
2a=3+7
2×(2) =10
4=5
2(=
2,5) et x2=bδ
2a=37
2×(2) =4
4= 1.
Ainsi on obtient la factorisation suivante : 2x23x+ 5 = a(xx1)(xx2) = 2(x+
2,5)(x1) = (2x5)(x1). D’où f0(x) = (2x5)(x1)
(2x+ 1)(x+ 1) .
f(1) = 1+7+6 ln(2×1+1)6 ln(2×1+2) = 6+6 ln(3)6 ln(4) = 6 (1 + ln(3) ln(4)) =
6ln(e) + ln 3
4= 6 ln 3e
4'4,27
x−∞ 2,510,51+
2x5+0− − − −
x1− − − − 0+
2x+ 1 −−−0+ +
x+ 1 0+ + +
f0(x)+0
f
−∞
4,27(')
−∞
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6. Soit Tla tangente à la courbe Cau point Md’abscisse 0. Déterminer une équation de la droite T.La tangente
Ta pour équation : y=f0(0)(x0) + f(0). Or f0(0) = 2×023×0+5
(2 ×0 + 1)(0 + 1) =5
1= 5 et
f(0) = 0 + 7 + 6 ln(2 ×0 + 1) 6 ln(2 ×0 + 2) = 7 + 6 ln(1) 6 ln(2) = 7 6 ln(2). Donc T:
y= 5x+ 7 6 ln(2).
7. Tracer les droites D,,Tet la courbe Cdans le repère (O;
i ,
j), unité graphique 2cm. On placera l’axe des ordonnées à
2cm du bord gauche d’une feuille de papier millimétré.
Partie B
Soit Hla fonction définie sur l’intervalle 1
2; +par : H(x) = (2x+ 1) ln(2x+ 1) (2x+ 2) ln(2x+ 2).
Montrer que la fonction Hest une primitive sur 1
2; +de la fonction hdéfinie sur cet intervalle par : h(x) = 2 ln 2x+ 1
2x+ 2 .
Hest dérivable sur 1
2; +, dérivons H: pour tout x1
2; +,
H0(x) = 2 ln(2x+ 1) + (2x+ 1) ×2
2x+ 1 2 ln(2x+ 2) + (2x+ 2) ×2
2x+ 2= 2 ln(2x+ 1) + 2
2 ln(2x+ 2) 2 = 2 (ln(2x+ 1) ln(2x+ 2)) = 2 ln 2x+ 1
2x+ 2=h(x).
Donc Hest une primitive sur 1
2; +de h.
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