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Niveau Reprise d'études-Ter
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étude de fonction

Posté par
fanfan56
03-03-21 à 15:29

Etudiez et représentez graphiquement la fonction  f:==>(x3+x2)/(x-1)

( calculez f''(x) mais n'étudiez pas son signe)

Voilà ce que j'ai fait:

1) domf: = {xtel que x3+x² 0 et x-1 0}

x3 + x² s'annule en -1 et 1 et est positif dans [-1,1]
x-1 s'annule en 1
Domf = [-1,1]\{1}

2) parité
x domf : f(-x) ((-x)3+(-x)²)/ (-x)-1
= (-x3+x²)/(-x-1) f(x)et -f(x)
Cette fonction n'est ni paire ni impaire.

3) dérivée f'(x)

f'(x)= [x3+x²)/(x-1)]'
f'(x)= [(x3+x²)]' * (x-1)-(x3+x²)* (x-1)'/(x-1)²

= ((3x²+2x)(x-1)-x3+x²)*1)
       2x3+x²)

Le tout divisé par (x-1)²


Est-ce juste jusqu'ici

Merci
Mamie


Posté par
cerveaulogik
re : étude de fonction 03-03-21 à 15:44

Bonjour,
1) Est ce que la fonction x \mapsto x^3 + x^2 est positive uniquement sur [-1, 1] ?

Le calcul de la dérivée me semble juste en revanche.

Posté par
carita
re : étude de fonction 03-03-21 à 17:32

bonjour

pensez à préciser le domaine de dérivabilité de la dérivée.

la dérivée peut être simplifiée pour étude de son signe :
mettre le numérateur sur dénominateur commun et simplifier.

Posté par
carita
re : étude de fonction 03-03-21 à 17:37

1)
x³ + x² s'annule en -1 et 1 ---  attention c'est faux : pour x=1, x³ + x = 2

Posté par
carita
re : étude de fonction 03-03-21 à 17:38

* x³ + x² = 2

Posté par
matheuxmatou
re : étude de fonction 03-03-21 à 17:45

bonjour

l'ensemble de définition est faux ...

il s'agit bien de la fonction    f(x)=\dfrac{\sqrt{x^3+x^2}}{x-1} ?

Posté par
fanfan56
re : étude de fonction 03-03-21 à 17:56

matheuxmatou @ 03-03-2021 à 17:45


il s'agit bien de la fonction    f(x)=\dfrac{\sqrt{x^3+x^2}}{x-1} ?


oui

Posté par
matheuxmatou
re : étude de fonction 03-03-21 à 17:58

on remarquera que cela s'écrit aussi

f(x)=\dfrac{|x| \sqrt{x+1}}{x-1}

Posté par
fanfan56
re : étude de fonction 03-03-21 à 18:06

peut -t-on remplacer ( x3 +x2) 0  par x²(x+1) 0 ?

Posté par
matheuxmatou
re : étude de fonction 03-03-21 à 18:08

ben évidemment, ce n'est qu'une factorisation par x² ... qui est toujours positif ou nul lui

Posté par
fanfan56
re : étude de fonction 03-03-21 à 21:25

Si j'utilise x²(x+1)/(x-1)
domf = ]-;-1[]1;+[

Posté par
matheuxmatou
re : étude de fonction 03-03-21 à 23:34

non

tu as oublié la racine ...

comme x^20


f(x)=\dfrac{ \sqrt{x^2(x+1)}}{x-1}

est définie ssi

x+10
et
x-10

tu vas trouver un ensemble de définition qui n'est pas symétrique par rapport à 0, donc la notion même de parité ne se pose pas.

par contre, pour la dérivabilité, comme la racine carrée n'est pas dérivable en 0, les théorèmes d'opération sur les dérivée imposent :
x²(x+1)>0

en 0 et -1, où elle est définie, il faudra regarder "à la main" si elle est dérivable

Posté par
fanfan56
re : étude de fonction 04-03-21 à 09:24

Bonjour,

Si je reprends:

1) domf: = {x tel que x3+x² 0 et x-1 0}


  le domaine de défininitiobn est: [-1;1[]1;+[

Posté par
fanfan56
re : étude de fonction 04-03-21 à 09:42

matheuxmatou @ 03-03-2021 à 23:34


en 0 et -1, où elle est définie, il faudra regarder "à la main" si elle est dérivable



Comment ça "à la main"?

Posté par
matheuxmatou
re : étude de fonction 04-03-21 à 10:17

tu peux déjà calculer la dérivée sur ]-1 ; +[-{0;1}

Posté par
fanfan56
re : étude de fonction 04-03-21 à 11:28

f'(x)= [x3+x²)/(x-1)]'  ?

Posté par
matheuxmatou
re : étude de fonction 04-03-21 à 11:45

m'enfin !

l'énoncé que tu as posté c'est  f(x)=\dfrac{ \sqrt{x^2(x+1)}}{x-1}

il y a une racine ou pas ?

Posté par
fanfan56
re : étude de fonction 04-03-21 à 12:04

au début dans l'énoncé j'avais écrit:f(x) =\frac{\sqrt{x^3+x^2}}{x-1}

en factorisant c'est devenu:

f(x) = \frac{\sqrt{x²(x+1)}}{x-1}

donc la dérivée est: f'(x) = [\frac{\sqrt{x²(x+1)}}{x-1}]'

Posté par
matheuxmatou
re : étude de fonction 04-03-21 à 12:04

donc voilà, c'est ça qu'il faut dériver

Posté par
matheuxmatou
re : étude de fonction 04-03-21 à 12:07

dans un premier temps, il est plus aisé de le dériver comme un produit :

f(x)= \sqrt{x^2(x+1)} \times \dfrac{1}{x-1}

et réduire au même dénominateur ensuite.

Posté par
fanfan56
re : étude de fonction 04-03-21 à 12:15


( [\sqrt{x²(x+1)]}' * (x-1) -\sqrt{x²(x+1)}* (x-1)')/(x-1)²

[\frac{3x²+2x}{2\sqrt{x²\sqrt{x+1}}}*(x-1)-\sqrt{x²(x+1)}*1]/(x-1)²

                                                    






Posté par
fanfan56
re : étude de fonction 04-03-21 à 12:52

ok je refais avec f'(x) = ((x²(x-1)) * 1/x-1]'


[(x²(x+1)]' * 1/x-1 + (x²(x+1)) * [1/x-1]'

= [x²(x-1)]'/2(x²(x+1)) *1/x-1 + (x²(x-1)) * [-(x+1)/(x-1)²]'

= (2x3+x²)/(2(x²(x+1))* 1/x-1  + (x²(x+1) * (-1)/(x-1)²


= (3x²+2x)/2(x²(x+1)) * 1/x-1  + (x²(x+1)) * (-1/(x-1)²)

  voilà, j'espère que c'est assez clair

Posté par
matheuxmatou
re : étude de fonction 04-03-21 à 13:57

je ré-écris en Latex pour que ce soit plus clair :

f'(x)=\dfrac{3x^2+2x}{2(x-1)\sqrt{x^3+x^2}} - \dfrac{\sqrt{x^3+x^2}}{(x-1)^2}

c'est bien ça ?

Posté par
fanfan56
re : étude de fonction 04-03-21 à 14:05

oui

Posté par
matheuxmatou
re : étude de fonction 04-03-21 à 14:09

ce calcul n'est valable que sur ]-1 ; +[-{0;1}

pour pouvoir étudier son signe, réduis au même dénominateur

Posté par
fanfan56
re : étude de fonction 04-03-21 à 21:48

Je ne sais pas si c'est comme ça qu'il faut faire:

\frac{3x²+2x}{2(x-1)\sqrt{x^3 +x²}} -\frac{\sqrt{x^3 +x²}}{(x-1)²}

=\frac{x(3x+2)}{2(x-1)x\sqrt{x+1}} -\frac{x\sqrt{x+1}}{(x-1)²}

=\frac{3x+2}{2(x-1)\sqrt{x+1}} -\frac{x\sqrt{x+1}}{(x-1)²}

Posté par
matheuxmatou
re : étude de fonction 04-03-21 à 22:12

attention :

`\sqrt{x^2} \neq x

repars du début et réduis au même dénominateur...

Posté par
matheuxmatou
re : étude de fonction 04-03-21 à 22:18

f'(x)=\dfrac{\cdots}{2(x-1)^2\sqrt{x^3+x^2}}

et f'(x) est du même signe que son numérateur

Posté par
fanfan56
re : étude de fonction 05-03-21 à 10:31

Bonjour,

Je vais bien finir par y arriver.




  (3x2+2x(x-1)²) /2(x-1)x3+x²(x-1)²-(x3+x²)2(x-1)x3+x²)/(x-1)²2(x-1)(x3+x²)

(3x²+2x(x-1))/2(x-1)²(x3+x²) - (x3+x²-2x+2)/2(x-1)²(x3+x²)

Est-ce juste jusqu'ici?

Posté par
matheuxmatou
re : étude de fonction 05-03-21 à 10:52

difficile à lire sous cette forme (mais cela me semble faux)

f'(x)=\dfrac{3x^2+2x}{2(x-1)\sqrt{x^3+x^2}} - \dfrac{\sqrt{x^3+x^2}}{(x-1)^2}=\dfrac{(3x^2+2x)(x-1)-2(x^3+x^2)}{2(x-1)^2\sqrt{x^3+x^2}}

Posté par
fanfan56
re : étude de fonction 05-03-21 à 11:15

t ça donne:(x3 -5x²+2x-2)/2(x-1)²-x3+x²

Posté par
matheuxmatou
re : étude de fonction 05-03-21 à 11:22

non

Posté par
fanfan56
re : étude de fonction 05-03-21 à 11:35

(3x²+2x)(x-1)  ça fait : 3x3-x² -2x

Posté par
matheuxmatou
re : étude de fonction 05-03-21 à 11:36

oui

Posté par
fanfan56
re : étude de fonction 05-03-21 à 12:02

f'(x) =(x3-3x²-2x)/2(x-1)²x3+x²

Posté par
matheuxmatou
re : étude de fonction 05-03-21 à 12:06

oui

avec parenthèses pour le dénominateur

donc f'(x) a le même signe que son numérateur... à toi de l'étudier sur l'ensemble de définition

Posté par
matheuxmatou
re : étude de fonction 05-03-21 à 13:46

ensuite, ce que je te propose :

>> Etudier la dérivabilité en -1 et 0 où cette fonction est définie, mais pas le calcul de dérivée fait précédemment. Pour cela on pourra simplement étudier les limitées de f'(x) quand x tend vers 0 ou -1

>> étudier les limite de f en 1 et à l'infini

>> dresser un tableau de variation complet de cette fonction.

Posté par
fanfan56
re : étude de fonction 05-03-21 à 21:27

f'(x) = (x3-3x²-2x)/(2(x-1)²(x3+x²)
  
  pour le numérateur: x(x²-3x-2)  x=0  et 17

x1= (3-17)/2 soit -0,56 et x2 = (3+17)/2, soit 3,56


2(x-1)² 1
x3+x²  s'annule en -1 et 0

x-1-0,56013,56
x----0+++++
x²-3x-2++0-----0+
2(x-1)²++++++0+++
(x3+x²)0+++0+++++
f'(x)X-0+X-X-0+


matheuxmatou @ 05-03-2021 à 13:46

ensuite, ce que je te propose :

.


merci de ta proposition, mais je préfère suivre un peu les exemples de mon cours actuel, j'ai déjà fait les limites mais je ne me rappelle pas tout à fait comment faire, et mon cerveau âgé de près de 65 ans, a du mal à tout assimiler  

Ensuit je dois faire la dérivée 2e et aussi trouver les asymptotes éventuelles et enfin le tableau de variations et le graphique, je ne suis pas au bout de mes peines.

Posté par
alb12
re : étude de fonction 05-03-21 à 22:34

salut,
à toutes fins utiles voici ce que renvoie Xcas


 \\ \left(\begin{array}{ccccccccccccccc}
 \\ x & -1 &   & \frac{(-\sqrt{17}+3)}{2} &   & 0 &   & 1 & 1 &   & \frac{(\sqrt{17}+3)}{2} &   & 8.049 &   & +\infty  \\
 \\ y'=(\frac{\sqrt{x+1} (-(2\cdot x+2)\cdot x^{2}+3\cdot x^{3}-x^{2}-2\cdot x)}{2 \left(x-1\right)^{2}\cdot (x+1) |x|}) & -\infty  & - & 0 & + & \mathrm{||} & - & \mathrm{||} & \mathrm{||} & - & 0 & + & 0.129 & + & 0 \\
 \\ y=(\frac{\sqrt{x^{3}+x^{2}}}{(x-1)}) & 0 & \searrow  & -\frac{\sqrt{-17\cdot \sqrt{17}+71}}{4} & \nearrow  & 0 & \searrow  & -\infty  & +\infty  & \searrow  & \frac{\sqrt{17\cdot \sqrt{17}+71}}{4} & \nearrow  & 3.435 & \nearrow  & +\infty  \\
 \\ y'' & +\infty  & + (\cup ) & \frac{\sqrt{17 (47\cdot \sqrt{17}+199)}}{64} & + (\cup ) & \mathrm{||} & - (\cap ) & \mathrm{||} & \mathrm{||} & + (\cup ) & \frac{\sqrt{17 (-47\cdot \sqrt{17}+199)}}{64} & + (\cup ) & 0.0 & - (\cap ) & 0
 \\ \end{array}\right) 
 \\

Posté par
matheuxmatou
re : étude de fonction 06-03-21 à 09:58

fanfan56

ton tableau de signes de f' est bon

appelle a et b les deux racines tordues de f', ce sera plus simple

pour simplifier tu peux remarquer que

\sqrt{x^2} = |x|

et que

\sqrt{x^3+x^2}=\sqrt{x^2}\sqrt{x+1} = |x|\sqrt{x+1}

cela permet de simplifier un peu l'expression de f'(x) :

pour x ]-1 ; 0[ :   f'(x) = -\;\dfrac{x^2-3x-2}{2(x-1)^2\sqrt{x+1}}

pour x ]0 ; 1[]1 ; +[ :   f'(x) = +\;\dfrac{x^2-3x-2}{2(x-1)^2\sqrt{x+1}}

pour la dérivabilité en -1 et 0, il suffit de calculer les limites de ces expressions.

Posté par
alb12
re : étude de fonction 06-03-21 à 10:14

je pense que passer par les limites de f' ne peut etre utilise en terminale puisque aucun theoreme ne permet de le justifier

Posté par
matheuxmatou
re : étude de fonction 06-03-21 à 10:22

alb12
voir le profil de fanfan56...
c'est une reprise d'étude.
de toutes façon je doute qu'actuellement on demande l'étude de ce genre de fonction en terminale

Posté par
alb12
re : étude de fonction 06-03-21 à 10:33

c'est elle qui verra mais ici la limite du taux d'accroissement f(x)/x est immediat

Posté par
fanfan56
re : étude de fonction 06-03-21 à 10:50

Bonjour et merci

Pour la dérivée f''(x)

[(x3 -3x2 -2x) /(2(x-1) 2 (x3 +x2 )]'

Après une succession de dérivées : (r. f) '; (f/g)' ;(f. g) ' ; (fn)' et (f) ' je suis arrivée à:

1 /2.(3x2 -6x-2).(x-1)2 (x3 +x2 -(x3 -3x2 -2x). 2(x-1). [(3x2 +2x)/2(x3 +x2 )]

Le tout sur [(x-1) 2 (x3 +x2 l] 2

Posté par
matheuxmatou
re : étude de fonction 06-03-21 à 11:16

on n'a pas fini l'étude de la dérivée... il reste le problème en 0 et -1

en passant par les taux d'accroissement, comme le dit alb12, c'est vrai que ça va assez vite aussi. Mais bon , puisque l'expression de la dérivée est pas mal simplifiée (voir 09:58) c'est rapide aussi.

pour la dérivée seconde, on verra ensuite

avec la première expression, vers quoi tend f'(x) quand x tend vers -1 ?

Posté par
fanfan56
re : étude de fonction 06-03-21 à 12:58

Quand f'(x) tend vers-1, il tend vers-

Je ne maîtrise pas bien les limites

Posté par
alb12
re : étude de fonction 06-03-21 à 16:59

oui, que peut-on en conclure graphiquement ?

Posté par
matheuxmatou
re : étude de fonction 06-03-21 à 17:30

(je te laisse poursuivre alb12 )

Posté par
fanfan56
re : étude de fonction 06-03-21 à 18:46

On peut dire qu'elle est continue ?

Posté par
matheuxmatou
re : étude de fonction 06-03-21 à 18:51

fanfan56 :

on est en train d'étudier la dérivabilité, donc c'est la notion de tangente à la courbe (la dérivée est la pente de la tangente)

si la dérivée (ou le taux d'accroissement) tend vers l'infini, c'est qu'elle n'est pas dérivable en -1, par contre la courbe présente au point (-1;0) un tangente verticale (pente infinie)

pour l'étude en 0, tu peux reprendre les simplifications proposées à 09:58 ce matin.

tu peux alors calculer les limites de f'(x) en 0 à gauche ou a droite et voir vers quoi cela tend.

tu verras que les deux limites sont différentes et qu'elle n'est pas dérivable, mais qu'il y a au point (0;0) de la courbe une demi-tangente à gauche et une à droite.

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