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Exercice sur les logarithmes

Posté par
marieb20
08-03-16 à 17:46

Bonjour! Alors voilà j'ai un exercice à faire et je bloque sur différentes questions, c'est pour ça que je demande un peu de votre aide.
On considère la fonction g définie sur [1; +infini] par g(x)=ln x - 1/2.
1) Etude du sens de variation de g
2) Résoudre g(x)=0
3) Déterminer et justifier le signe de g(x)

On considère cette fois-ci la fonction f définie sur [1; +infini] par f(x)=2xau carré (ln x - 1) +2.

1) Montrer que f(x)= 4x * g(x)
2) Etudier le signe de f'(x) et en déduire le sens de variation de f
3) Montrer que dans l'intervalle [2;3], f(x)=0 admet une unique solution et en déterminer une amplitude à 10^-2.

J'ai déjà travaillé dessus :

1) g'(x)= 1/x
Ainsi, g'(x) > 0 sur [1;+infini[.
J'ai fait un tableau de variation qui montre que puisque g'(x) positif alors g(x) est croissante sur ce même intervalle.

2) On cherche g(x)=0
ln x - 1/2 = 0
ln x = 1/2
x = e^1/2
Ainsi x est environ égal à 1,65/

3) J'ai continué mon tableau de variation. Puisque g(x) est croissante et qu'on a vu que g(1,65)=0 alors g(x) est négative de 1 à 1,65 puis positive de 1,65 à +infini.

Deuxième partie:

1) Je n'arrive pas à finir ma dérivée. Help please

f(x)= 2xau carré (ln x -1) + 2
f(x) = 2xau carré * 1/x + 4x * (ln x + 1)
Après je bloque... mais je sais que je dois arriver à f'(x)= 4x * g(x) soit 4x * ln x - 1/2

2) Je trouve que f(x) est strictement croissante sur [1;+inini[ grâce au tableau de variation.

3) J'ai fait le théorème des valeurs intermédiaires. Je trouve que alpha est compris entre 2,21 et 2,22. Je ne sais pas si c'est correct...

Merci beaucoup d'avoir pris le temps de lire!

Posté par
kenavo27
re : Exercice sur les logarithmes 08-03-16 à 17:59

bonjour,

Citation :

1) Je n'arrive pas à finir ma dérivée. Help please

f(x)= 2x² (ln x -1) + 2
f(x) = 2x² * 1/x + 4x * (ln x + 1)
Après je bloque... mais je sais que je dois arriver à f'(x)= 4x * g(x) soit 4x * ln x - 1/2


f(x) = 2x² * 1/x + 4x * (ln x + 1)
corrige

Posté par
hekla
re : Exercice sur les logarithmes 08-03-16 à 17:59

Bonjour

autant garder \text{e}^{1/2} sinon prenez \sqrt{\text{e}}

 f(x)=2x^2\ln (x-1)+2

u(x)=2x^2\quad u'(x)=4x

 v(x)=\ln x-1 \quad v'(x)=\dfrac{1}{x}

(uv)'=u'v+v'u

Posté par
kenavo27
re : Exercice sur les logarithmes 08-03-16 à 18:00

c'est bien f'(x) que tu as tenté de trouver ?
tu as écrit 2 fois f(x)

Citation :

f(x)= 2xau carré (ln x -1) + 2
f(x) = 2xau carré * 1/x + 4x * (ln x + 1)
Après je bloque...

Posté par
kenavo27
re : Exercice sur les logarithmes 08-03-16 à 18:02

oups

Citation :
f(x) = 2x² * 1/x + 4x * (ln x + 1)


1/x: bon

Posté par
kenavo27
re : Exercice sur les logarithmes 08-03-16 à 18:08

bonsoir hekla
j'ai un gros doute concernant la dérivée de ln(x-1)

ne serait-ce pas 1/(x-1) ???

Posté par
kenavo27
re : Exercice sur les logarithmes 08-03-16 à 18:10

ok , j'ai compris
2xau carré (ln x -1) + 2  et non ln(x-1)
je vais changer les carreaux de mes lunettes !!!!

Posté par
hekla
re : Exercice sur les logarithmes 08-03-16 à 18:14

Bonsoir kenavo27

une erreur  de marieb20 mettre un + au lieu d'un -

Posté par
kenavo27
re : Exercice sur les logarithmes 08-03-16 à 18:37

Citation :
Après je bloque... mais je sais que je dois arriver à f'(x)= 4x * g(x) soit 4x * ln x - 1/2

là, je pense que tu as omis les parenthèses.

4x * (ln x - 1/2)

f'(x)=4xln(x)-2x = 4x(ln(x)-1/2= 4x(gx)

Posté par
hekla
re : Exercice sur les logarithmes 08-03-16 à 18:41

2(ouvertes 1) fermée il en manque une
f'(x)=4x\left(\ln x -\dfrac{1}{2}\right)

Posté par
kenavo27
re : Exercice sur les logarithmes 08-03-16 à 18:48

Et oui, ce n'est pas ma soirée avec les parenthèses!!!!

Maintenant, attendons marieb20

Posté par
marieb20
re : Exercice sur les logarithmes 08-03-16 à 19:01

Excusez moi si je n'ai pas été très clair, première fois sur le forum. Alors voici l'intégralité de l'exercice.

On considère la fonction g définie sur [1;+∞[ par g( x)=ln x − 1/2
1. Étudier le sens de variation de g sur [1;+∞[ .
2. Résoudre l'équation g( x)=0 dans [1;+∞[ .
3. Déterminer et justifier le signe de g( x) sur [1;+∞[ .

Deuxième Partie

On considère la fonction f définie sur [1;+∞[ par f ( x)=2 x^2 (ln x−1)+2 .
1. On appelle f ' la fonction dérivée de la fonction f sur [1;+∞[ .
a. Montrer que pour tout nombre réel x de l'intervalle [1;+∞[ ,
f '( x)=4 x⋅g( x) .
b. Étudier le signe de f '( x) sur [1;+∞[ et en déduire le sens de variation de f
sur [1;+∞[ .
2. Montrer que dans l'intervalle [2;3] , l'équation f ( x)=0 admet une unique
solution notée alpha et déterminer un encadrement d'amplitude 10^−2
de alpha.
3. L'algorithme ci-après permet de déterminer un encadrement de la solution alpha.

Entrées Saisir a, b et p trois nombres réels tels
que 2⩽a<b⩽3 et p>0
Traitement Tant que f (a)×f (a+p)>0 et a+p⩽b
a prend la valeur a+p
Fin Tantque
Sortie Afficher «la solution est dans l'intervalle
[a;a+p] »

a. Préciser les rôles des variables a, b et p.
b. Expliquer l'instruction « Tant que f (a)×f (a+p)>0
c. Appliquer l'algorithme avec a=2 , b=3 et p=0,1 .
d. Quelles valeurs faudrait-il saisir pour a, b et p afin que l'algorithme retourne
l'encadrement de  de la question 2. ?
e. L'algorithme tel qu'il a été écrit suppose que la solution appartient à
l'intervalle [a ;b] saisi en entrée.
Modifier l'algorithme de sorte que s'il n'y a pas de solution dans cet intervalle,
une phrase bien choisie soit retournée.

Posté par
hekla
re : Exercice sur les logarithmes 08-03-16 à 19:09

où en êtes-vous alors ?
avez-vous bien trouvé f'(x) ?

Posté par
marieb20
re : Exercice sur les logarithmes 08-03-16 à 19:43

On considère la fonction g définie sur [1;+∞[ par g( x)=ln x − 1/2 
1. Étudier le sens de variation de g sur [1;+∞[ . 

g'(x)= 1/x
1/x > 0 pour tout x appartenant à [1;+∞[.
x
1                                  1,65                           +infini
g'(x)
                          +
g(x)
-0,5        fléche qui monte
Signe de g(x)
             -                      0         +
2. Résoudre l'équation g( x)=0 dans [1;+∞[ . 

g(x)=0
<=> ln x - ½ = 0
<=> ln x = ½
<=> x = e^1/2
<=> x= 1,65 (valeur arrondie)
3. Déterminer et justifier le signe de g( x) sur [1;+∞[ . 
voir tableau du haut

Deuxième Partie 

On considère la fonction f définie sur [1;+∞[ par f ( x)=2 x^2 (ln x−1)+2 . 
1. On appelle f ' la fonction dérivée de la fonction f sur [1;+∞[ . 
a. Montrer que pour tout nombre réel x de l'intervalle [1;+∞[

f '( x)=4 x⋅g( x) .

f ( x)=2 x^2 (ln x−1)+2                              u(x)= 2 x^2         u'(x)= 4x
                                                                        v(x)= (ln x-1)      v'(x) = 1/X
f'(x)= 2 x^2 * 1/x  + 4x * (ln x - 1)
Ici  je bloque, est ce que je dois dévelloper? Factoriser l'expression?

b. Étudier le signe de f '( x) sur [1;+∞[ et en déduire le sens de variation de f 
sur [1;+∞[ . 

f '( x)=4 x⋅g( x)
<=> 4 x * (ln x - ½)
Or 4x = 0 <=> x=0 et on a vu auparavant que (ln x - ½) était positif sur cette intervalle.
Ainsi,

x
1                                    2                        Alpha                    3                     +infinie
4x
                                                   +
(ln x - 1/2)
                                                   +
F '(x)
                                                 +
f(x)
Strictement croissante


2. Montrer que dans l'intervalle [2;3] , l'équation f ( x)=0 admet une unique 
solution notée alpha et déterminer un encadrement d'amplitude 10^−2 
de alpha. 

Sur [2;3], la fonction f est continue car dérivable, strictement croissante et f(2)=-à,45<0 et f(3)=3,78 >0. D'après le théorème des valeurs intérmédiaires, l'équation f(x)=0 admet une unique solution, alpha, sur cette intervalle.
Alpha est compris entre 2,21 et 2,22 à 10^-2 près.

Je ne comprends pas bien ces questions également..
3. L'algorithme ci-après permet de déterminer un encadrement de la solution alpha. 

Entrées Saisir a, b et p trois nombres réels tels 
que 2⩽a<b⩽3 et p>0 
Traitement Tant que f (a)×f (a+p)>0 et a+p⩽b 
a prend la valeur a+p 
Fin Tantque 
Sortie Afficher «la solution est dans l'intervalle 
[a;a+p] » 

a. Préciser les rôles des variables a, b et p. 
b. Expliquer l'instruction « Tant que f (a)×f (a+p)>0 
c. Appliquer l'algorithme avec a=2 , b=3 et p=0,1 . 
d. Quelles valeurs faudrait-il saisir pour a, b et p afin que l'algorithme retourne 
l'encadrement de  de la question 2. ? 
e. L'algorithme tel qu'il a été écrit suppose que la solution appartient à 
l'intervalle [a ;b] saisi en entrée. 
Modifier l'algorithme de sorte que s'il n'y a pas de solution dans cet intervalle, 
une phrase bien choisie soit retournée

Posté par
marieb20
re : Exercice sur les logarithmes 08-03-16 à 19:58

Pour la dernière question, 3.a), les variables a et b ne seraient-ce-t-elles pas l'intervalle de alpha et la variable p l'encadrement, par exemple à 10^-1 près ou bien 10^-é près?

Posté par
hekla
re : Exercice sur les logarithmes 08-03-16 à 20:27

je vous avais dit de garder les valeurs exactes

le signe de g(x)

\begin{array}{c|ccccc}x&1&&\sqrt{\text{e}}&&+\infty\\\hline 
 \\ g(x)&&-&0&+&\\\end{array}

f'(x)=4x\left(\ln x-1\right)+2x^2\times \dfrac{1}{x}=4x\left(\ln x-1\right)+2x=4x\ln x-4x+2x

signe de f'(x)  

sur cet intervalle 4x>0 donc f'(x)  est du signe de g(x)

voir supra

f est strictement  décroissante sur [1~;~\sqrt{\text{e}}[ et strictement croissante sur ]\sqrt{\text{e}}~;\+\infty[

 f(2)\approx -04548\quad f(3)\approx 3,775

d'accord pour \alpha


quelles sont les questions concernant la partie 3

Posté par
hekla
re : Exercice sur les logarithmes 08-03-16 à 20:35

a est la valeur de la borne inférieure b celle de la borne supérieure et p est le pas  vous augmentez à chaque fois la valeur précédente de p

f(a)f(a+p)>0 cela veut dire que 0 n'est pas dans l'intervalle [a;a+p] puisque les deux valeurs sont de même signe

3) p=0.01

Posté par
marieb20
re : Exercice sur les logarithmes 08-03-16 à 21:02

Oui j'ai laissé les valeurs exactes sur ma feuille de brouillon mais pas sur ce que je vous ai envoyé, merci beaucoup pour votre aide !



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