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Niveau Licence Maths 1e ann
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Dérivation

Posté par
Moik
14-01-10 à 16:28

Bonjour, j'aurais souhaité être guidé sur un exercice


Soit f la fonction définie sur R par
f(x)= ln |x²-x-2|         si x 0
      -1 + ln(x+2)+exp(x) si x > 0
1 Préciser le domaine de définition de f
2 Etudier la continuité de f sur son domaine de definition
3 Etudier la dérivabilité de f sur son domaine de définition
4 f est-elle de classe C^1sur son domaine de définition ?
5 Etudier les variations de f
6 Etudier les branches infinies de la courbe
7 Soit g la restriction de f à ]-,-1[. Démontrer que g réalise une bijection de ]-,-1[ sur l'intervalle que l'on déterminera. Etudier l'existance de la dérivée de g^-1 puis exprimer (g^-1)' en fonction de g^-1
8 Déterminer g^-1, puis (g^-1)'


Voilà, donc pour commencer,

1 Préciser le domaine de définition de f

Pour tout x0
|x²-x-2| est toujours supérieur à 0 car c'est une valeur absolue

Pour tout x>0
x+2>0
donc x<-2
or x>0

f est donc définie sur R



2 Etudier la continuité de f sur son domaine de définition

Posté par
Aurelien_
re : Dérivation 14-01-10 à 16:34

Bonjour,

1) Ensemble de définition :  
La fonction ln est-elle définie en 0 ? Une valeur absolue est toujours positive OU NULLE => il faut que tu élimines les valeurs de x pour lesquelles la valeur absolue s'annule

2) Utilise la propriété suivante : la composée de fonction continues est continue
Point particulier : étude la limite de la fonction à droite et à gauche de 0
Conclusion ?

Posté par
Moik
re : Dérivation 14-01-10 à 16:53

Ok merci

je reprends ça

1) Préciser le domaine de définition de f

Pour tout x0
|x²-x-2| 0 car c'est une valeur absolue
x²-x-2=0
= 9
x_1= 2 et x_2= -1
seul x_2 est possible car x0


Pour tout x>0
x+2>0
donc x<-2
or x>0

f est donc définie sur R/{-1}


2 Etudier la continuité de f sur son domaine de définition
ln |x²-x-2| et -1 + ln(x+2)+exp(x)
sont toutes deux des composées de fonctions continues, elles sont donc continues

lim f(x)= ln(2)                et lim f(x) = ln(2)
x->0                              x->0
x>0                               x0

la fonction est donc continue sur R

Posté par
Moik
re : Dérivation 14-01-10 à 16:55

je ne comprends pas trop néanmoins ici l'utilité d'étudier les limites à gauche et à droite de 0
je trouve plus logique d'étudier celle de -1 non ?

Posté par
lafol Moderateur
re : Dérivation 14-01-10 à 16:58

Bonjour
1) comment une fonction peut-elle être continue en -1 sans y être définie
2) f est définie différemment à gauche de 0 et à droite de 0, c'est pour ça qu'il faut étudier les limites à gauche et à droite avant de dire si elle est continue en 0

Posté par
Moik
re : Dérivation 14-01-10 à 17:07

D'accord merci

3 Etudier la dérivabilité de f sur son domaine de définition

ln |x²-x-2| et -1 + ln(x+2)+exp(x)
sont toutes deux des composées de fonctions dérivables, elles sont donc dérivables

dérivabilité en 0

pour tout x R/{0}
on pose t : R/{0}R
            x\frac{f(x)-f(0)}{x-0}

Pour tout x>0
t(x)=-\frac{2+ln(x+2)+exp(x)-(-1+ln(2)+1)}{x}
t(x)= \frac{-1+ln(2)+ln(2+x)+exp(x)}{x}
lim t(x) = +
x->0
x>0

Pour tout x>0
t(x)=-\frac{ln|x^2-x-2|-ln(2)}{x-0}
lim t(x) = +
x->0
x0


f est donc dérivable sur R/(1)

Posté par
Moik
re : Dérivation 14-01-10 à 17:26

4 f est-elle de classe C^1 sur son domaine de définition ?
f est dérivable donc continue

Calcule de la dérivée

Pour x0
u(x)= x²-x-2  u'(x)= 2x-1
v(x)= ln(x)   v'(x)= 1/x
(gof)'=g'(f(x))f(x)
donc f'(x)= \frac{1}{x^2-x-2} (2x-1)
donc f'(x)= \frac{2x-1}{x^2-x-2}

Pour x>0
f'(x)= \frac{1}{x+2}+xexp(x)
f'(x)= \frac{x exp(x)}{x+2}

Continuité

\frac{2x-1}{x^2-x-2} et \frac{x exp(x)}{x+2} sont des produits de fonctions dérivables, f'(x) est donc dérivable sur R/(0)

continuité en 0

lim f'(x)= 0                et    lim f'(x) = \frac{1}{2}
x->0                              x->0
x>0                               x0

donc comme les deux limites sont différentes alors f'(x) n'est pas continue en 0

la fonction n'est donc pas de classe C^1

Posté par
Moik
re : Dérivation 14-01-10 à 17:36

si vous pouviez me dire si mes dérivés sont bonnes ? je ne sais pas si je dois garder la valeur absolue en dérivant ?

Posté par
lafol Moderateur
re : Dérivation 14-01-10 à 19:12

Dis donc, + oo, c'est un nombre ? parce que si ce n'est pas un nombre, ce n'est pas un nombre dérivé ....

de plus tes limites sont fausses

en 0, il y a une dérivée à gauche égale à 1/2 et une dérivée à droite égale à 3/2, donc f n'est pas dérivable en 0 (point anguleux)

pense à utiliser ln(a) - ln(2) = ln (a/2), ln(1+u) équivalent à u quand u proche de 0, et (exp(u)-1)/u tend vers 1 quand u tend vers 0 ....

Posté par
lafol Moderateur
re : Dérivation 14-01-10 à 19:12

pour les calculs de dérivée, (ln|u|)' = u'/u

Posté par
Moik
re : Dérivation 14-01-10 à 21:53

je ne comprends pas le but de cette phrase ?

Dis donc, + oo, c'est un nombre ? parce que si ce n'est pas un nombre, ce n'est pas un nombre dérivé ....

c'est par rapport à quoi ?

Posté par
lafol Moderateur
re : Dérivation 14-01-10 à 23:35

tu avais trouvé des limites infinies mais tu concluais quand même à la dérivabilité ...



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