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Dérivation avec cos et sin

Posté par
Nell21
28-03-22 à 11:38

Bonjour, j'ai besoin d'aide pour mon dm de maths.
Énoncé :
Le but de cet exercice est de déterminer les valeurs de Ɵ, appartenant à l'intervalle [0;π], pour lesquelles cos Ɵ et sin Ɵ est un extremum.

1. En posant cos Ɵ =x, montrer que :
   CosƟ sinƟ=x√(1-x^2)

2. On définit la fonction f telle que :
   f(x)=x√(1-x^2).
  a) Sur quel intervalle est définie la fonction f ?
  b) Sachant que la dérivée de la fonction g telle que g(x) = √(1-x^2) est la fonction g' telle que g'(x)=(-x)/(√(1-x^2)), prouver alors que : f'(x)=(1-2x^2)/(√(1-x^2))
c) Donner alors le tableau de variation de la fonction f puis  en déduire le maximum et le minimum de cette fonction

3. En déduit les valeurs de Ɵ, appartenant à l'intervalle [0;π], pour lesquelles cosƟ sinƟ est un extremum.

Je ne comprend pas à partir de seulement ces quelques informations comment on peut répondre aux questions. Je suis perdue. J'aimerais quelques pistes pour m'éclairer s'il vous plaît.
Merci

Posté par
hekla
re : Dérivation avec cos et sin 28-03-22 à 12:14

Bonjour

question 1 utilisez une relation liant \cos et \sin connue depuis la troisième.

question 2 ce sont les questions habituelles d'étude de fonction

Posté par
Nell21
re : Dérivation avec cos et sin 28-03-22 à 22:19

Pour la question 1 :
J'ai utilisé la formule : cos^2(x)+sin^2(x)=1
cos Ɵ =x
sin^2(Ɵ)=1-cos^2(x)
sin^2(Ɵ)=1-x^2
sinƟ=√(1-x^2)
On a alors cosƟ sinƟ = x√(1-x^2)

C'est ce qu'on cherchait, on peut l'écrire comme ça ? Avec les 'Ɵ' ?

Posté par
hekla
re : Dérivation avec cos et sin 29-03-22 à 00:11

C'est bien la réponse à votre première question. C'est très bien.

Comment vouliez-vous l'écrire ?

Question 2  Dérivez f en tenant compte de l'indication

Posté par
Nell21
re : Dérivation avec cos et sin 29-03-22 à 13:35

En fait je me demandais ce qu'il fallait mettre à côté de cos et de sin, si c'était 'Ɵ' ou 'x' parce que je ne comprend pas ce que veut dire 'Ɵ' ?

Pour la question 2, je ne comprend pas quelle méthode a été utilisé pour dériver g ? Pourquoi on trouve un -x en numérateur ? Alors que la  dérivée d'une racine carrée c'est 1/2√x

Posté par
hekla
re : Dérivation avec cos et sin 29-03-22 à 13:49

\theta est la mesure d'un angle ou la longueur de l'arc de cercle intercepté par cet angle s'il est exprimé en radians.

On vous a dit de poser \cos \theta=x donc ce ne pouvait être \cos x.

Question 2
 \left(\sqrt{u}\right)'= \dfrac{u'}{2\sqrt{u}}

 u(x) =1-x^2  $ donc $ u'(x)=

Vous obtiendrez par la même occasion la réponse à votre interrogation.

Remarques : vous avez tout à fait raison de vouloir le démontrer.

C'est uniquement la dérivée de la fonction racine carrée qui est définie par

la fonction  x\mapsto \dfrac{1}{2\sqrt{x}}
 \\

Posté par
Nell21
re : Dérivation avec cos et sin 29-03-22 à 19:42

donc u'(x)= (-2x)/2√(1-x^2) = -x/√(1-x^2)
D'accord ça j'ai compris,
maintenant pour f(x) ca fait :
f'(x)=f'/2√f = (1/2√x)/2√(x√1-x^2)
Je suis perdue là

Posté par
hekla
re : Dérivation avec cos et sin 29-03-22 à 20:04

Il y a un peu de mélange dans les notations

u(x)=1-x^2 \quad u'(x)=-2x

g(x)=\sqrt{1-x^2}  $ donc $ g'(x)=\dfrac{-2x}{\sqrt{1-x^2}}=\dfrac{-x}{\sqrt{1-x^2}}

 f=xg donc f'(x)=1g(x)+xg'(x)

on utilise alors la dérivée d'un produit

Posté par
Nell21
re : Dérivation avec cos et sin 29-03-22 à 20:36

f'(x)=√(1-x^2)+x*(-x/√(1-x^2))
f'(x)=√(1-x^2)+(x^2/√(1-x^2))
f'(x)=(√(1-x^2)*√(1-x^2))/√(1-x^2) + x^2/√(1-x^2)
f'(x)=(1-x^2+x^2)/√(1-x^2)
ca ne fera pas le résultat je pense que je me suis trompée dans les signes mais je ne vois pas où

Posté par
hekla
re : Dérivation avec cos et sin 29-03-22 à 20:40

deuxième ligne    x\times (-x)=-x^2

Posté par
Nell21
re : Dérivation avec cos et sin 29-03-22 à 21:00

Merci, j'ai changé ça et je trouve le bon résultat.
Maintenant, pour le tableau de variations de f, je dois prendre f' pour les signes mais je dois prendre le numérateur ou le dénominateur ? Pour ensuite faire le discriminant puis les racines puis le tableau ?
Quand f' est positive, f est croissante et quand f' est négative, f est décroissante.

Posté par
hekla
re : Dérivation avec cos et sin 29-03-22 à 21:04

Le dénominateur est toujours strictement positif donc f' est du signe du numérateur.

Dans  1-2x^2 ne reconnaissez-vous pas une identité remarquable ?  

Sinon, oui faites ce que vous proposez.

Posté par
Nell21
re : Dérivation avec cos et sin 29-03-22 à 21:10

Oui je pense qu'on peut utiliser (a+b)(a-b) = a² - b²
1^2-(√2)x^2 ?

Posté par
hekla
re : Dérivation avec cos et sin 29-03-22 à 21:17

Absolument, mais attention à l'écriture, on a l'impression que seul, x est au carré.

1-2x^2= 1-\left(x\sqrt{2}\right)^2

Posté par
Nell21
re : Dérivation avec cos et sin 29-03-22 à 21:25

Ah oui, d'accord merci.
On a donc 1-2x^2=(1+(x√2))(1-(x√2))
-2x^2+1 est un polynôme du second degré avec a=-2 et c=1
Ses racines sont x√2 et -x√2  ?

Posté par
Nell21
re : Dérivation avec cos et sin 29-03-22 à 21:26

Si on continue comme ça, on fait le signe de -2x^2+1 est celui de -2 sauf entre x√2 et -x√2.
On fait alors le tableau de variation ?

Posté par
hekla
re : Dérivation avec cos et sin 29-03-22 à 21:33

Il ne peut y avoir de x dans les solutions

x\sqrt{2}-1=0   d'où x=  certainement pas \sqrt{2}

Posté par
Nell21
re : Dérivation avec cos et sin 29-03-22 à 21:39

On a donc 1-2x^2=(1+(x√2))(1-(x√2))
-2x^2+1 est un polynôme du second degré avec a=-2 et c=1

x√2 -1=0
x√2=1
x√2=1/√2 = (√2)/2

x√2 +1=0
x√2=-1
x√2=-1/√2 = -(√2)/2

Le signe de -2x^2+1 est celui de -2 sauf entre (√2)/2 et  -(√2)/2
On fait alors le tableau de variation ?

Posté par
hekla
re : Dérivation avec cos et sin 29-03-22 à 21:45

Oui, mais n'oubliez pas l'ensemble de définition question 2 a)

Posté par
Nell21
re : Dérivation avec cos et sin 29-03-22 à 21:46

J'ai dis que comme cos sin sont un extremum et que le cercle trigonométrique est de rayon 1, l'ensemble de définition est [-1;1] c'est bien ça ?

Posté par
hekla
re : Dérivation avec cos et sin 29-03-22 à 22:00

L'ensemble est correct, mais pas la raison.

Radicande positif   1-x^2 \geqslant 0  et signe du trinôme

Posté par
Nell21
re : Dérivation avec cos et sin 29-03-22 à 22:03

comme 1-x^2>0, le polynome est du signe de a sauf entre √2/2 et -(√2)/2
? Je ne comprend pas de quoi vous parer quand vous dites que le raison n'est pas correcte ?

Posté par
hekla
re : Dérivation avec cos et sin 29-03-22 à 22:14

Je vous l'ai écrite
la quantité sous le radical doit être positive. Il n'est pas question dans cette partie de sinus ou cosinus.  On les récupérera à la question 3

les racines de 1-x^2 sont 1 et -1

Posté par
Nell21
re : Dérivation avec cos et sin 29-03-22 à 22:19

Ah oui je n'avais pas compris, merci.
Du coup, pour la question 2 c je peux écrire ces racines là dans le tableau de variation vu qu'elles rentrent dans l'ensemble de définition.

Posté par
hekla
re : Dérivation avec cos et sin 29-03-22 à 22:23

Obligatoirement, en dehors de cet intervalle, la fonction n'est pas définie.
On ne peut donc rien dire.

Posté par
Nell21
re : Dérivation avec cos et sin 29-03-22 à 22:40

Alors j'ai fait le tableau de variations, j'ai dis que -(√2)/2 est un minimum atteint en -1/2 et  (√2)/2 est un maximum atteint en 1/2.

Pour la question 3, si j'utilise  -(√2)/2 et  (√2)/2, je vais trouver π/4 ou 3π/4 comme son sin et son cos sont égal à (√2)/2
Et si j'utilise 1/2 et -1/2 je vais trouver 4 solutions, π/6 comme c'est son sin ou bien 5π/6, ou encore π/3 comme c'est son cos ou bien 2π/3

Je ne sais pas comment faire ?

Posté par
hekla
re : Dérivation avec cos et sin 29-03-22 à 23:01

C'est l'inverse, le minimum est -1/2 obtenu pour -\dfrac{\sqrt{2}}{2}  et le maximum 1/2 pour \dfrac{\sqrt{2}}{2}

Dérivation avec cos et sin

Question 3  On a posé \cos \theta =x

Les extrema sont obtenus pour  \dfrac{-\sqrt{2}}{2} ou   \dfrac{\sqrt{2}}{2}

Donc on remplace x par la valeur et on en déduit \theta

Posté par
hekla
re : Dérivation avec cos et sin 30-03-22 à 00:02

Bonsoir
J'arrête pour aujourd'hui
je reprends le 30 après-midi



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