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Dérivée et valeur absolue

Posté par
Mzmz
09-12-11 à 21:27

Bonjour, j'ai un DM à faire pour lundi.. Je ne comprends pas trop les questions donc si quelqu'un pouvez m'aider..

On considère la fonction f:x | x²-1 | définie sur .

1 . Afficher la représentation graphique de f sur l'écran de la calculatrice.
2 . Conjecturer l'ensemble de la dérivation de f, en identifiant des points où la courbe semble ne pas avoir de tangente.
3. a) Montrer que le taux d'accroissement de f en 1 est =(|h|x|h+2|)/h.
b) Justifier que, si h>0, (h)=h+2 et, si -1<h<0, (h)=-h-2.
c) La limite de (h) quand h tend vers zéro positif est appelée limite à droit de (h) en 0 et se note lim (h) avec h qui tends vers 0 et qui est supérieur à 0. Que vaut cette limite à droite ?
d) Calculer la limite à gauche de (h) en 0.
4. Ecrire f(x) sans utiliser les barres de valeur absolue suivant les valeurs du réel x.
5. On considère la fonction g définie sur [-1;1] par g(x)=1-x² et la fonction d définie sur [1;+[ par d(x)=x²-1. Démontrer que g et d sont dérivables sur leur ensemble de définition.
Calculer g'(1) et d'(1).


Pour la question 1, je dirait que la fonction est dérivable entre -1 et 1 car elle admet une tangente horizontale dans cet intervalle, et elle n'est pas dérivable en tout autre point car elle n'a pas de limite finie (elle ira toujours vers l'infini). C'est juste ?

Merci d'avance.

Posté par
Glapion Moderateur
re : Dérivée et valeur absolue 09-12-11 à 22:01

Bonsoir, je ne comprends pas bien ta réponse. A la 1) on te demande juste d'afficher la fonction :
Dérivée et valeur absolue
ça ne veut rien dire ton histoire de tangente horizontale et de limite finie.

Posté par
Mzmz
re : Dérivée et valeur absolue 09-12-11 à 22:11

La question 3.a, c'est bon .

3b .
Si h>0, (h)=(h(h+2))/h=h+2
Je n'arrive pas à trouver pour si -1<h<0, h=-h-2..

3c .
lim (h) = lim h+2 = 2  (pour h qui tend vers 0 et h positif)

3d.
lim (h) = lim -h-2 = - 2  (pour h qui tend vers 0 et h négatif)

4.
f(x)=x²-1 si x>0
f(x)=-x²+1 si x<0

C'est bon >< ? Merci d'avance ..

Posté par
Mzmz
re : Dérivée et valeur absolue 09-12-11 à 22:11

Ah désolé, je parlais de la question 2.

Posté par
Glapion Moderateur
re : Dérivée et valeur absolue 09-12-11 à 23:53

les points où la fonction ne semble pas avoir de tangente ? regarde le graphe, en -1 et +1

Posté par
Mzmz
re : Dérivée et valeur absolue 10-12-11 à 11:27

Bah en -1 et +1, f(x)=0 donc il n'y a pas de tangente en ces deux points ?

Posté par
Glapion Moderateur
re : Dérivée et valeur absolue 10-12-11 à 13:41

la valeur de la fonction en ces points n'a aucun rapport avec le fait qu'il y ait une tangente ou pas.
Non, le problème en ces points c'est que la dérivée à droite n'est pas égale à la dérivée à gauche donc la tangente n'est pas unique (la fonction n'est pas dérivable en ces points).

Posté par
Mzmz
re : Dérivée et valeur absolue 10-12-11 à 18:24

Ah d'accord merci !
Tu peux me vérifier le reste de l'exo si tu peux ?

Merci beaucoup .

Posté par
Mzmz
re : Dérivée et valeur absolue 10-12-11 à 18:45

PS : Tu parlerai pas plutôt des limites ?!

"Non, le problème en ces points c'est que la LIMITE à droite n'est pas égale à la LIMITE à gauche donc la tangente n'est pas unique (la fonction n'est pas dérivable en ces points)."

Posté par
Glapion Moderateur
re : Dérivée et valeur absolue 10-12-11 à 18:58

la limite de quoi ? Si c'est ce sont les limites des accroissements (f(a+h)-f(a))/h aux points a=1 et -1 pour h tendant vers 0 par valeurs positives et négatives, alors OK tu peux le dire comme ça.

Posté par
Mzmz
re : Dérivée et valeur absolue 10-12-11 à 19:04

Donc l'ensemble de dérivation de f est \{-1;1} ?

Posté par
Glapion Moderateur
re : Dérivée et valeur absolue 10-12-11 à 19:07

oui

Posté par
Mzmz
re : Dérivée et valeur absolue 10-12-11 à 19:09

Ok merci ! Tu peux me vérifier et m'aider pour le reste ?

La question 3.a, c'est bon .

3b .
Si h>0, (h)=(h(h+2))/h=h+2  (j'ai enlevé les barres directement)
Je n'arrive pas à trouver pour si -1<h<0, h=-h-2..

3c .
lim (h) = lim h+2 = 2  (pour h qui tend vers 0 et h positif)

3d.
lim (h) = lim -h-2 = - 2  (pour h qui tend vers 0 et h négatif)

4.
f(x)=x²-1 si x>0
f(x)=-x²+1 si x<0

Posté par
Glapion Moderateur
re : Dérivée et valeur absolue 10-12-11 à 19:13

Pour 3b OK et si h est négatif alors la fonction vaut 1-x² et donc l'accroissement (1-(1+h)²)/h=(-2h-h²)/h=-2-h

Tout le reste a l'air bien

Posté par
Mzmz
re : Dérivée et valeur absolue 10-12-11 à 19:33

Ok merci . Et pour la dernière question, la 5, comment on fait pour démontrer qu'une fonction est dérivable sur un intervalle ?
Je pense qu'ici je dois me référer aux réponses précedentes..

Posté par
Mzmz
re : Dérivée et valeur absolue 10-12-11 à 19:38

Je pense que la 4 est fausse comme elle est en lien avec la 5 non ?

Posté par
Glapion Moderateur
re : Dérivée et valeur absolue 10-12-11 à 19:41

Elles sont dérivables car composées de fonctions élémentaires dérivables. (ou bien parce qu'en chaque point, l'accroissement a une limite finie)

Posté par
alexdu26
re : Dérivée et valeur absolue 16-01-13 à 13:29

Excusée moi de prendre part dans votre discussion mais j'ai le même exercice à faire et je n'est pas compris de 2) et le 5) et je n'arrive pas à faire le 3)a) es-ce ça vous dérangerez de m'aider ?

Posté par
Glapion Moderateur
re : Dérivée et valeur absolue 16-01-13 à 14:58

La 3; tu la trouves dans les posts de Mzmz, il faut calculer (f(a+h)-f(a))/h au point a=1

Posté par
alexdu26
re : Dérivée et valeur absolue 16-01-13 à 15:29

Ah oui c'est bon je crois que j'ai réussis mais pour le 2) je vois pas le rapport entre le faîte que en 1 et -1 la courbe touche 0 et la question, vous pouvez m'aider s'il vous plaît ?

Posté par
Glapion Moderateur
re : Dérivée et valeur absolue 16-01-13 à 15:39

On te demande "Conjecturer l'ensemble de la dérivation de f, en identifiant des points où la courbe semble ne pas avoir de tangente."
donc regarde le graphe que j'ai fait dans mon premier post. On voir qu'aux points -1 et 1, il se passe quelque chose car les tangentes à gauche des points ne sont pas les mêmes qu'à droite des points.
On en déduit qu'en ces points là, la fonction n'est pas dérivable et donc qu'il faut enlever ces points de l'ensemble de dérivation qui est donc -{-1;+1}

Posté par
alexdu26
re : Dérivée et valeur absolue 16-01-13 à 15:46

Désolé de t'embêter mais j'ai compris l'ensemble mais pas l'histoire des tangentes à gauche et à droite je suis désolé  

Posté par
Glapion Moderateur
re : Dérivée et valeur absolue 16-01-13 à 15:53

Bon, je te fais un zoom autour du point 1
Dérivée et valeur absolue
tu vois que la pente de la tangente rouge est -2 alors que celle de la tangente jaune est +2
Ça montre que la dérivée saute brusquement de -2 à 2. La fonction n'est pas dérivable en ce point là car pour qu'une fonction soit dérivable il faut que la tangente soit la même de part et d'autre du point.

Posté par
alexdu26
re : Dérivée et valeur absolue 16-01-13 à 15:55

Hein d'accord j'ai compris merci beaucoup et pour la 5) comment on fait pour montrer qu'une fonction est dérivable sur un intervalle ?

Posté par
Glapion Moderateur
re : Dérivée et valeur absolue 16-01-13 à 15:57

Sur leur intervalle de définition, ces fonctions sont des polynômes donc elles sont dérivables.

Posté par
alexdu26
re : Dérivée et valeur absolue 16-01-13 à 16:02

Et j'ai pas de calcule à faire il me suffit juste d'expliquer ça ?

Posté par
Glapion Moderateur
re : Dérivée et valeur absolue 16-01-13 à 16:08

Donner les expressions de la dérivée si tu veux. -2x pour g(x) et +2x pour d(x)

Posté par
alexdu26
re : Dérivée et valeur absolue 16-01-13 à 16:17

Mais sa c'est pour la 2ème partie de la question quand il demande de calculer g'(x) et f'(x) non ?

Posté par
Glapion Moderateur
re : Dérivée et valeur absolue 16-01-13 à 16:31

ha bon il y a une deuxième partie ?
Donc oui alors, garde ça pour après.

Posté par
alexdu26
re : Dérivée et valeur absolue 16-01-13 à 16:42

Ok merci et pour la dernière partie de la question qui dit : quel lien peut-on faire entre ces résultat et la conclusion de la question 3d) je vois pas le rapport

Posté par
Glapion Moderateur
re : Dérivée et valeur absolue 16-01-13 à 16:47

Ben si, la dérivée c'est la limite de l'accroissement donc on retrouve bien les limites de accroissements à gauche et à droite des points avec les valeurs que prennent ces dérivées.

Posté par
alexdu26
re : Dérivée et valeur absolue 16-01-13 à 16:56

Ok j'ai compris mais je reviens sur la deuxième partie de la question qui dit qu'il faut calculer g'(1) et f'(1), la réponse pour g'(1) par exemple c'est -2x ou -2 ou autre chose ?

Posté par
Glapion Moderateur
re : Dérivée et valeur absolue 16-01-13 à 17:00

g'(1)=-2, oui (c'est g'(x)=-2x donc si tu fais x=1 tu trouves bien g'(1)=-2)

Posté par
alexdu26
re : Dérivée et valeur absolue 16-01-13 à 17:06

Ok merci beaucoup j'ai compris et c'est la même justification  ?

Posté par
alexdu26
re : Dérivée et valeur absolue 16-01-13 à 17:09

En faite rectification question complètement débile j'ai trouvée la réponse toute seule je vous remercie beaucoup pour votre aide et bonne soirée

Posté par
ptitlouiis
re : Dérivée et valeur absolue 11-01-14 à 14:41

Bonjour, j'ai un DM presque similaire à celui ci. Cependant à la question 1) on nous demande si elle semble derivable sur R et de justifiez. Cependant je ne sais pas comment le dire à cause de ces histoires de deux tangentes differentes au meme point.
Merci beaucoup.

Posté par
Glapion Moderateur
re : Dérivée et valeur absolue 11-01-14 à 14:50

Ben justement, tu dis qu'en ces points là, la fonction n'est pas dérivable.

Posté par
ptitlouiis
re : Dérivée et valeur absolue 11-01-14 à 14:52

En faites (je me suis mal expliqué) je ne comprend jamais comment on justifie si une fonction est dérivable. Pourrais tu me réexpliquais rapidement ?

Posté par
Glapion Moderateur
re : Dérivée et valeur absolue 11-01-14 à 15:05

En un point donné, il faut que la limite de l'accroissement (f(a+h)-f(a))/h soit finie (et que la limite pour les h >0 ou les h <0 soit la même. on dit la limite à droite ou à gauche).

Sinon si on sait que la fonction est composée de fonctions dont on sait déjà qu'elles sont dérivables, on peut dire directement que la fonction est dérivable.

Le problème ici c'est les valeurs absolues (si on avait seulement f(x)=x²-1 on pourrait dire directement qu'elle est dérivable).
Donc dès qu'on a des valeurs absolues, il faut les enlever en se mettant dans chaque intervalle où la fonction garde un signe constant et appliquer |a|=a si a>0 et -a si a<0. On peut alors démontrer que dans chaque intervalle elle est dérivable. Et on a plus qu'à se soucier du raccordement (aux points -1 et 1 qui sont les points de raccordement) et regarder si en ces points les dérivées à gauche et à droite sont les même ou pas. ici elles ne sont pas les mêmes (on voit d'ailleurs une rupture de pente sur le graphe) et donc on conclut que la fonction n'est pas dérivable en ces points.

Posté par
ptitlouiis
re : Dérivée et valeur absolue 11-01-14 à 15:18

Mais ici elle a tout le temps un signe positif comme c'est une valeur absolue, donc je vois pas pourquoi on doit prendre plusieurs intervalles.

Posté par
ptitlouiis
re : Dérivée et valeur absolue 11-01-14 à 15:29

Quoique dans l'exercice il nous demande par la suite d'étudier justement les tangentes en ces deux points et toute à la fin de conclure de la derivabilité en ces points.

Donc à la question j'ai juste à dire qu'elle est derivable car c'est une fonction usuelle c'est ca, ?

Posté par
Glapion Moderateur
re : Dérivée et valeur absolue 11-01-14 à 15:33

C'est le signe de ce qu'il y a entre les valeurs absolues qu'il faut étudier

non, elle n'est pas dérivable aux points -1 et 1 car en ces points là elle ne semble pas avoir de tangente.

Posté par
ptitlouiis
re : Dérivée et valeur absolue 11-01-14 à 15:38

Oui mais si je dis qu'elle ne semble pas avoir de tangente en ces points je dois justifier or c'est au fil de l'exercice qu'on justifie apparement.

Et pour les valeurs absolues, ah oui d'accord : (une petite revision de ce chapitre fera pas de mal je pense )

Posté par
Glapion Moderateur
re : Dérivée et valeur absolue 11-01-14 à 15:45

Pour l'instant tu es censé avoir juste représenté le graphique sur une calculatrice et on te demande une conjoncture.
Tu peux sur la calculatrice avoir repéré les points anguleux et dire qu'en ces points là, les tangentes à droite et à gauche semblent être différentes et qu'il y a fort à parier que la fonction n'est pas dérivable en ces points.

Posté par
ptitlouiis
re : Dérivée et valeur absolue 11-01-14 à 15:47

Si je me trompe pas : |x²-1|=x²-1 car justement x² est toujours positif et le +1 ne change rien à cela. C'est bien ca ?
Donc quand je calcule le 3)a ca donne :
[f(a+h)-f(a)]/h =
[|(a+h)²-1| - |a²-1|]/h =
[|a²+2ah+h²-1| - 0]/h =   (car a=1)
a²+2ah+h²-1 /h =
1+2h+h²-1 /h =
1/h + 2 + h - 1/h =
h+2

Ai je oublier de justifier le signe d'une des valeurs absolues ?

Posté par
ptitlouiis
re : Dérivée et valeur absolue 11-01-14 à 15:50

grosse erreur ce n'est pas un +1 mais un-1 il faut donc que je justifie les signes des valeurs absolues c'est bien cela ?

Posté par
ptitlouiis
re : Dérivée et valeur absolue 11-01-14 à 15:52

Donc je jusitifie en disant que si a=1 on a a+h>0 ssi h>0 c'est bien ca ?

Posté par
Glapion Moderateur
re : Dérivée et valeur absolue 11-01-14 à 15:56

non c'est pas ça, c'est pas +1 que l'on a mais -1
utilise x²-1=(x+1)(x-1) et fait un tableau de signes (ou rappelle toi qu'un trinôme du second degré est du signe de a à l'extérieur de ses racines) si tu ne veux pas dire de bêtises.

Pareil, de quel droit dis-tu que |a²+2ah+h²-1|= a²+2ah+h²-1 si tu ne sais pas le signe de ce qu'il y a dans les valeurs absolues ? Et puis c'est en 1 que l'on te demande l'accroissement (donc a=1).

Posté par
ptitlouiis
re : Dérivée et valeur absolue 11-01-14 à 16:04

dans ce cas on a x²-1 >0  si x>1 ou x<-1
du coup comme a+h = x et que on a : a=1 et h >0 on sait que x>1 donc on peut calculer comme je l'ai fais ici non ?
[f(a+h)-f(a)]/h =
[|(a+h)²-1| - |a²-1|]/h =
[|a²+2ah+h²-1| - 0]/h =   (car a=1)
a²+2ah+h²-1 /h =
1+2h+h²-1 /h =
1/h + 2 + h - 1/h =
h+2

Posté par
Glapion Moderateur
re : Dérivée et valeur absolue 11-01-14 à 16:09

pour h>0 oui (et en mettant des parenthèses (a²+2ah+h²-1) /h = ...

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