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Niveau terminale
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exercice difficile

Posté par
lizzygrant
10-11-16 à 00:27

l'énoncé :
L'objectif est de démontrer que, pour tout réel x positif, on a 1+(x/2)-(x²/8)≤√(x+1)≤1+(x/2)-(x²/8)+(x^3/16). Soient f, g et h les fonctions définies sur [0; +∞[ respectivement par f(x)=√(x+1), g(x)=f(x)-1-(x/2)+(x²/8) et h(x)=g(x)-(x^3/16)
Dans l'exercice, on admettra la dérivabilité des fonctions f, g et h et de leurs dérivées successives sur [0; +∞[.

1) a) Calculer f'''(x) puis démontrer que pour tout x≥0, g'''(x)=3/[8(x+1)²(√(x+1))]. Déterminer alors les variations de g" sur [0; +∞[

b) Calculer g''(0) et déterminer le signe de g'(x ) puis les variations de g' et enfin le signe
de g(x) sur [0; +∞[


Ce que j'ai fait:
f'(x)= 1/2√x+1
f''(x)=- 1/4  x  1/(x+1)√x+1
pour la f'''(x) le prof m'a dit que je dois arriver a 3/8(x+1)au carre√x+1 soit 3/8 x 1/ (x+1) au carre √x+1.  Mais je n'arrive pas ( est-ce que vous pouvez m'aider svp?

je sais que f'''(x)= 1/v = -v'/v au carre
comme v=(x+1)√x+1
v'=u'v+uv'    ( je vais ecrire fois comme . pour ne pas confondre avec le x)
v'=1.√x+1  +  (x+1). 1/2√x+1  
v'=√x+1  +  (x+1)/2√x+1
v'= (√x+1. 2√x+1 + x+1)/2√x+1
v'=2x+1+x+1/2√x+1
v'=3x+1 / 2√x+1
mais avec ce resultat quand je fais la derrive -v'/v au carre je n'arrive pas au bon resultat, qui doit etre 3/8(x+1)au carre√x+1

Posté par
Nengo
re : exercice difficile 10-11-16 à 01:20

Bonsoir,

tu as une petite erreur de calcul, lorsque tu mets au même dénominateur :

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

Ce qui doit bien te conduire à ce que ton prof t'a dit, après quelques simplifications dans ton expression

Posté par
fenamat84
re : exercice difficile 10-11-16 à 01:25

Bonsoir,

Une technique aurait été d'utiliser la forme u^n de dérivée nu'u^{n-1}.

En remarquant que \sqrt{u}=u^{\frac{1}{2}}.

On a donc :
f(x)=\sqrt{x+1}=(x+1)^{\frac{1}{2}}
f'(x)=\frac{1}{2}(x+1)^{-\frac{1}{2}}=\frac{1}{2\sqrt{x+1}}.

Puis ensuite : f''(x)=\frac{1}{2}*(-\frac{1}{2}})(x+1)^{-\frac{3}{2}}=-\frac{1}{4(x+1)^{\frac{3}{2}}}

Or (x+1)^{\frac{3}{2}}=(x+1)^{1+\frac{1}{2}}=(x+1)\sqrt{x+1}. Ainsi :
f''(x)=-\frac{1}{4(x+1)\sqrt{x+1}}.

Enfin : f'''(x)=-\frac{1}{4}*(-\frac{3}{2})(x+1)^{-\frac{5}{2}}=\frac{3}{8(x+1)^{\frac{5}{2}}}.

Or (x+1)^{\frac{5}{2}}=(x+1)^{2+\frac{1}{2}}=(x+1)²\sqrt{x+1}. Ainsi :
f'''(x)=\frac{3}{8(x+1)²\sqrt{x+1}}.

Ensuite, on a : g(x)=f(x)-1-\frac{x}{2}+\frac{x²}{8}.
Ainsi : g'(x)=f'(x)-\frac{1}{2}+\frac{1}{4}x
g''(x)=f''(x)+\frac{1}{4}
et enfin : g'''(x)=f'''(x).
CQFD.

Je te laisse ainsi poursuivre sur les variations de g''

Posté par
lizzygrant
re : exercice difficile 10-11-16 à 18:25

Merci beaucoup, j'ai compris finalement  



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