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Fonction exponentielle

Posté par
dydy35
25-01-17 à 16:10

Bonjour,

Je dois étudier les variations de ((e^x+e^-x)/2)-x

Je n'y aboutit pas, en calculant la dérivée j'obtiens une expression qui ne me permet pas de trouver le signe.

Aidez-moi s'il vous plaît, merci d'avance !

Posté par
hekla
re : Fonction exponentielle 25-01-17 à 16:15

Bonjour

que trouvez-vous ?

un changement de variable X= \text{e}^x ?

Posté par
PLSVU
re : Fonction exponentielle 25-01-17 à 16:16

Bonjour,
Indique la dérivée que tu as trouvée

Posté par
dydy35
re : Fonction exponentielle 25-01-17 à 16:36

Bonjour à tous,

J'avais penser faire un changement de variable en posant X=e^x, mais le problème c'est qu'on aura toujours e^-x...

Pour la dérivée j'ai trouvé (e^x-e^-x-2)/2

Après j'ai essayé de résoudre les inéquations, par exemple e^x-e^-x-2<0 pour aboutir au signe de la dérivée et faire le tableau de variation mais le -2 dans l'inéquation me gêne...

Posté par
PLSVU
re : Fonction exponentielle 25-01-17 à 16:45

tu sembles oublier que
e^(-x}=1/e^x

Posté par
hekla
re : Fonction exponentielle 25-01-17 à 16:47

puisqu'il n'y a pas de nom on va appeler cette fonction f

f'(x)=\dfrac{1}{2}\left(\text{e}^x-\text{e}^{-x}-2}\right) d'accord

f'(x)=\dfrac{1}{2}\left(\text{e}^x-\dfrac{1}{\text{e}^{x}}-2}\right)

réduisez au même dénominateur avant le changement de variable

Posté par
dydy35
re : Fonction exponentielle 25-01-17 à 17:32

D'accord, merci

Donc au final, on aboutit à f(x)=1/2*(X²-1-2X)/X

Posté par
dydy35
re : Fonction exponentielle 25-01-17 à 17:33

Donc à (X²-1-2X)/2X

Posté par
hekla
re : Fonction exponentielle 25-01-17 à 17:39

maintenant vous pouvez étudier le signe

Posté par
dydy35
re : Fonction exponentielle 25-01-17 à 17:42

Mais quand je fais le discriminant, et remplis le tableau de variation, les sens de variation ne sont pas bons.

X²-1-2X=0 a pour solution (2-\sqrt{12})/3  et  (2+\sqrt{12})/3

Posté par
hekla
re : Fonction exponentielle 25-01-17 à 17:45

Comment trouvez-vous cela  ?

X_1=1-\sqrt{2} \quad X_2=1+\sqrt{2}

Posté par
dydy35
re : Fonction exponentielle 25-01-17 à 17:47

En utilisant le discriminant, qui est supérieur à 0 donc deux racines

Posté par
hekla
re : Fonction exponentielle 25-01-17 à 17:57

\Delta=(-2)^2-4(-1)(1)=8

Posté par
dydy35
re : Fonction exponentielle 25-01-17 à 18:00

Oui j'ai fais comme cela

On trouve deux racines réelles

Or c'est la fonction est décroissante puis croissante (on ne devrait trouver qu'une racine, non ?)

Posté par
hekla
re : Fonction exponentielle 25-01-17 à 18:16

vous oubliez de revenir en x

 f'(x)=\dfrac{\left(\text{e}^x-1+\sqrt{2}\right)\left(\text{e}^x+1-\sqrt{2}\right)}{2\text{e}^x}

cette expression ne s'annule bien qu'une fois

Posté par
dydy35
re : Fonction exponentielle 25-01-17 à 18:28

Je ne vois pas comment on peut faire pour résoudre cette expression égale à 0...

Posté par
hekla
re : Fonction exponentielle 25-01-17 à 18:31

\text{e}^x+1-\sqrt{2}=0

\text{e}^x=\sqrt{2}-1

a>0 \quad \text{e}^x=a \iff x=\ln a

Posté par
dydy35
re : Fonction exponentielle 25-01-17 à 18:38

Nous n'avons pas encore vu le logarithme népérien...

Posté par
dydy35
re : Fonction exponentielle 25-01-17 à 18:42

N'y a-t-il pas un autre moyen de construire le tableau de variation de f ?

Posté par
hekla
re : Fonction exponentielle 25-01-17 à 18:57

qui y a-t-il d'autres  dans le texte de votre problème

Posté par
dydy35
re : Fonction exponentielle 25-01-17 à 19:03

C'est bon j'ai compris...

Maintenant je me demande comment on peut obtenir le signe de cette dérivée ? Peut on revenir à l'expression ou on a remplacé e^x par X ?

La suite demande de montrer que f admet un minimum strictement positif.

Et en bonus, de montrer que ce minimum vaut 2racine-ln(racine+1)

Posté par
hekla
re : Fonction exponentielle 25-01-17 à 19:10

une erreur à 18:16

 f'(x)=\dfrac{\left(\text{e}^x-1+\sqrt{2}\right)\left(\text{e}^x-1-\sqrt{2}\right)}{2\text{e}^x}

d'où 18:31

\text{e}^x-1-\sqrt{2}=0

\text{e}^x=1+\sqrt{2}

x=\ln (1+\sqrt{2})

Posté par
hekla
re : Fonction exponentielle 25-01-17 à 19:12

il faut bien revenir en x  
on vous donne une valeur avec des \ln  vous les avez donc vus

Posté par
dydy35
re : Fonction exponentielle 25-01-17 à 19:20

Deux petites questions :

- Pourquoi prendre e^x-1-rac2 et pas e^x-1+rac2 ?
- Comment obtenir maintenant le signe de la dérivée ?

Posté par
hekla
re : Fonction exponentielle 25-01-17 à 19:21

si la valeur exacte  n'est pas demandée  on peut dire  qu'il existe un réel \alpha

tel que f'(\alpha)=0  par conséquent

sur ]-\infty~;~\alpha[\quad f'(x)<0

sur ]\alpha~;~+\infty[ \quad f'(x)>0

on a bien l'existence d'un minimum  

Posté par
dydy35
re : Fonction exponentielle 25-01-17 à 19:27

D'accord merci beaucoup, mais comment justifier que f'(x)<0  sur -infini ; alpha... Ca pourrait tout aussi bien être positif (c'est ici que je bloque)

Posté par
hekla
re : Fonction exponentielle 25-01-17 à 19:27

pour tout \x\in \R \quad \text{e}^x>0

or 1-\sqrt{2}<0

pour le calcul de f(x) on a \text{e}^x=1+\sqrt{2}

on peut calculer \text{e}^{-x}=\dfrac{1}{1+\sqrt{2}}= \sqrt{2}-1

Posté par
dydy35
re : Fonction exponentielle 25-01-17 à 19:30

Je ne vois pas le rapport avec le signe de la dérivée...

Posté par
hekla
re : Fonction exponentielle 25-01-17 à 19:33

si vous résolvez \text{e}^x-1-\sqrt{2}<0  vous obtenez  \text{e}^x<1+\sqrt{2}

ou en revenant à X,  X-a<0\iff X<a

Posté par
hekla
re : Fonction exponentielle 25-01-17 à 19:34

le message de 19:27 sert au calcul du minimum

Posté par
dydy35
re : Fonction exponentielle 25-01-17 à 19:52

Merci beaucoup d'avoir pris tout ce temps pour m'éclairer !!!

Bonne soirée à vous

Posté par
hekla
re : Fonction exponentielle 25-01-17 à 20:16

bon courage pour la rédaction  puis bonne soirée

Posté par
dydy35
re : Fonction exponentielle 26-01-17 à 20:35

Bonsoir, c'est encore moi

Je dois répondre à la question : "Démontrer que la fonction f (l toujours la même que ci-dessus) admet un minimum strictement positif.".

J'ai trouvé une piste de travail qui je pense est la bonne :
-j'ai calculé f''(x) pour étudier les variations de f'(x)
A partir de là, j'ai construit le tableau de variation : f'(x) est monotone (strictement croissante sur R)

Mais à partir de maintenant je suis bloqué

Posté par
PLSVU
re : Fonction exponentielle 26-01-17 à 21:23

   Relis le post hekla de 25-01-17 à 19:21
f admet un minimum lorsque sa dérivée f'  s'annule et change de signe

Posté par
dydy35
re : Fonction exponentielle 26-01-17 à 22:13

Je ne vois pas le rapport avec la méthode que j'utilise

Posté par
dydy35
re : Fonction exponentielle 26-01-17 à 22:15

J'ai f'(x) est strictement croissante sur R ; f''(x) ne change pas de signe

Posté par
hekla
re : Fonction exponentielle 27-01-17 à 12:33

bonjour
les extrema sont à rechercher parmi les points où la dérivée s'annule

vous avez montré que f'(\ln 1+\sqrt{2})=0 et que la fonction f était décroissante avant  et croissante ensuite donc en  \ln(1+\sqrt{2} admet un minimum

en étudiant le signe de la dérivée seconde  vous cherchez à montrer que la courbe admet un point d'inflexion  ce qui n'est pas le cas ici  
dire que la dérivée est toujours positive, cela signifie que la fonction est convexe
la courbe est toujours située au dessus de sa tangente

Posté par
dydy35
re : Fonction exponentielle 27-01-17 à 15:52

Merci, mais je ne vois en quoi cela permet de montrer que le minimum de f est strictement positif

Posté par
hekla
re : Fonction exponentielle 27-01-17 à 16:42

soit  g : x\mapsto \dfrac{\text{e}^x+\text{e}^{-x}}{2}

  g est une fonction strictement croissante sur \R_+

g(0)=1 par conséquent sur [0~;~1] \ g(x)>x ou  g(x)-x>0

c'est à dire f(x)>0

\ln(1+\sqrt{2})\in [0~;~1] donc f(\ln(1+\sqrt{2})>0

Posté par
dydy35
re : Fonction exponentielle 27-01-17 à 16:57

Voilà qui est clair !!!

Merci beaucoup !!

Posté par
hekla
re : Fonction exponentielle 27-01-17 à 17:01

pour le calcul de f(1+\sqrt{2}) des problèmes ?

s'il ne s'était agi d'une question bonus  le simple fait de calculer la valeur du minimum nous aurait bien prouvé que celui-ci était strictement positif

Posté par
dydy35
re : Fonction exponentielle 27-01-17 à 17:19

Pourquoi faire le calcul de  f(1+\sqrt{2}) ?

On me demande la valeur exacte du minimum qu'on a appelé alpha, et j'y suis arrivé

Posté par
hekla
re : Fonction exponentielle 27-01-17 à 17:24

une faute d'inattention  il manquait  \ln sinon c'est vrai cela n'avait aucun intérêt



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