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Fonction exponentielle et aire maximale

Posté par
Hugo750
28-12-18 à 08:01

Bonjour, je n'arrive pas à faire cette exercice je ne sais pas par ou commencer. Merci d'avance pour votre aide.

Soit C la courbe représentative de la fonction f définie sur R par f(x)= e^(-x²).
Parmi tous les rectangles ayant pour cotés un segment de l'axe des abscisses et tels que deux sommets appartiennent à C, montrer que celui qui a l'aire la plus grande est celui dont un sommet a pour abscisse x0 telle que f''(x0)=0.

Posté par
ilyass59
re : Fonction exponentielle et aire maximale 28-12-18 à 08:29

Bonjour,

Quelle est l'expression de l'aire en fonction de x?

Posté par
Hugo750
re : Fonction exponentielle et aire maximale 28-12-18 à 09:19

L'expression de l'aire d'un triangle c'est Longeur* Largeur.
C'est cela que vous me demandez?

Posté par
malou Webmaster
re : Fonction exponentielle et aire maximale 28-12-18 à 09:24

mais là on ne te parle pas de triangle
mais de rectangle
as-tu fait un croquis de la situation pour comprendre ce qu'on te demande ?

Posté par
Hugo750
re : Fonction exponentielle et aire maximale 28-12-18 à 09:28

Excusez moi je voulais dire rectangle
Oui Oui j'en ai fait un

Posté par
malou Webmaster
re : Fonction exponentielle et aire maximale 28-12-18 à 09:33

tu montres ?

attentionextrait de c_faq la FAQ du forum :

Q05 - Puis-je insérer une image dans mon message ? Comment faire ? Quelle image est autorisée ?

Posté par
ilyass59
re : Fonction exponentielle et aire maximale 28-12-18 à 09:39

triangle !!!! d'un rectangle tu voulais dire!

mais ce n'est  pas tout à fait ce que j'ai demandé même si la formule que t'as donné ça va être  le point de départ  pour déterminer l'expression de l'aire du rectangle en fonction de x !

essaye de faire un dessin en suivant ces étapes :

1)trace la courbe C

2) place deux points que l'on va appeler M et N sur l'axe des abscisses puis trace le segment MN


3) trace la droite parallèle à (MN) et qui coupe la courbe C

5) Tu remarques que cette droite coupe C en deux points distincts. on va les appeler K et L

6) soient K et L  les deux sommets de ce rectangle


A ton avis quelle est la condition que le segment MN doit satisfaire afin que KLMN soit  un rectangle ?

Posté par
Hugo750
re : Fonction exponentielle et aire maximale 28-12-18 à 09:49

Je pense pas que le schéma soit bon.Fonction exponentielle et aire maximale

Posté par
ilyass59
re : Fonction exponentielle et aire maximale 28-12-18 à 09:53

OK en suivant les consignes que j'ai donné auparavant, ajoute à ce schéma les points K, L, M et N et hachure l'aire et reposte ton dessin

Posté par
Hugo750
re : Fonction exponentielle et aire maximale 28-12-18 à 09:56

Désolé ilyass59 je n'avais pas vu ton message,
Donc il faut que le segment MN soit de même longeur que le segment KL pour que MNKL soit un rectangle.

Posté par
Hugo750
re : Fonction exponentielle et aire maximale 28-12-18 à 10:00

Voila

Fonction exponentielle et aire maximale

Posté par
ilyass59
re : Fonction exponentielle et aire maximale 28-12-18 à 10:02

Pas que! que MN et KL  soient de même longueur c'est une condition nécessaire mais pas suffisante pour que KLMN soit un rectangle ( un parallélogramme oui)

mais avec le schéma que t'as tracé,  t'as donné la bonne réponse mais il faut la  formuler!

indice : qu'est qui distingue un parallélogramme d'un rectangle ?

Posté par
Hugo750
re : Fonction exponentielle et aire maximale 28-12-18 à 10:08

Il faut que  que ML et NK soit parallèles.
J'avais oublié

Posté par
malou Webmaster
re : Fonction exponentielle et aire maximale 28-12-18 à 10:19

Hugo750, commence par montrer la symétrie de ta courbe par rapport à l'axe des ordonnées, puis appelle par exemple a l'abscisse de N1
et cherche MN1 et aussi N1K

Posté par
ilyass59
re : Fonction exponentielle et aire maximale 28-12-18 à 10:20

non ! ML et NK soient parallèles nous garantie que KLMN est un parallélogramme!  pour KLMN soit un rectangle il faut aussi que  (MN) (LM) et  (MN) (KN) ( 4 angles droits)

Bref donc schéma validé !

N.B. on remarque que f est une fonction paire! donc il y' a une symétrie axiale par rapport à l'axe des ordonnées !

on remarque également que OM = ON et KN = LM

on pose ON = x

donc le point N comme K ont la même abscisse appelé   x .

sachant que K appartient à la courbe C quelle est l'ordonnée de K en fonction de x?  

Posté par
Hugo750
re : Fonction exponentielle et aire maximale 28-12-18 à 10:30

Ah oui désolé

Alors l'ordonnée de N c'est 0 donc ces coordonnées: N(x;0)
L'ordonnée de K c'est f(x) donc ces cordonnées: K(x;f(x))

Posté par
malou Webmaster
re : Fonction exponentielle et aire maximale 28-12-18 à 10:38

remplace f(x) par sa valeur

Fonction exponentielle et aire maximale

Posté par
ilyass59
re : Fonction exponentielle et aire maximale 28-12-18 à 10:39

C'est exacte! très bien !

maintenant quelle est longueur de KN ?

Posté par
Hugo750
re : Fonction exponentielle et aire maximale 28-12-18 à 10:45

Je pense que c'est sa :
K(x;LM) ou K(x;KN)

Posté par
ilyass59
re : Fonction exponentielle et aire maximale 28-12-18 à 10:47

donc autrement dit : KN= LM= .... ?

Posté par
tipipe
re : Fonction exponentielle et aire maximale 28-12-18 à 10:53

Bonjour cher ami,
comment puis-je t'aider dans t'es recherches ?

Posté par
Hugo750
re : Fonction exponentielle et aire maximale 28-12-18 à 10:53

Je suis pas sûr mais
LM=KN=f(x)

Posté par
malou Webmaster
re : Fonction exponentielle et aire maximale 28-12-18 à 10:54

oui, mais je te dis de remplacer f(x) par son expression
que vaut f(x) ?

Posté par
ilyass59
re : Fonction exponentielle et aire maximale 28-12-18 à 10:55

et pourquoi tu n 'es pas sûr ?

Posté par
malou Webmaster
re : Fonction exponentielle et aire maximale 28-12-18 à 10:56

tipipe, je ne vois pas comment un élève de seconde va aider sur un programme de terminale
attention, ce site n'est pas une piste de jeu....n'intervenir que si réel apport...attention au flood qui est interdit.....

Posté par
Hugo750
re : Fonction exponentielle et aire maximale 28-12-18 à 11:01

Ah oui excusez moi donc f(x)=e^(-x²).

Posté par
ilyass59
re : Fonction exponentielle et aire maximale 28-12-18 à 11:02

Ok, donc je repose ma question : quelle est l'expression de l'aire de KLMN  en fonction de x?

Posté par
malou Webmaster
re : Fonction exponentielle et aire maximale 28-12-18 à 11:03

tu devras montrer la symétrie de ta courbe (déjà dit), et tu pourras poser que tu choisi x 0
ensuite tu pourras calculer l'aire de ton rectangle , comme l'aire de tout rectangle qui se respecte !

Posté par
ilyass59
re : Fonction exponentielle et aire maximale 28-12-18 à 11:06

je te laisse finir exercice avec malou   Bon courage!

Posté par
Hugo750
re : Fonction exponentielle et aire maximale 28-12-18 à 11:09

Donc l'expression de l'aire du triangle en fonction de x c'est :
2x*e^(-x²).

Posté par
malou Webmaster
re : Fonction exponentielle et aire maximale 28-12-18 à 11:12

oui A(x)=2x*e^(-x²)

et maintenant tu dois étudier cette fonction A et trouver quand elle admet un maximum

Posté par
Hugo750
re : Fonction exponentielle et aire maximale 28-12-18 à 11:34

J'ai fait l'étude, j'ai trouvé:
A'(x)=2e^(-x²) (1-2x²)
A'(x)=0 admet 2 solutions:
x1= -2/2   et x2= 2/2


J'ai fait le tableau et tout,
j'ai trouvé que l'aire du triangle est maximale quand x=2/2

Posté par
malou Webmaster
re : Fonction exponentielle et aire maximale 28-12-18 à 12:53

peut-être mais ce n'est pas tout à fait la question posée
relis la question
que dois-tu encore faire ?

Posté par
Hugo750
re : Fonction exponentielle et aire maximale 28-12-18 à 13:11

Je dois montrer que celui qui a l'aire la plus grande est celui dont un sommet a pour abscisse x0 telle que f''(x0)=0

Posté par
malou Webmaster
re : Fonction exponentielle et aire maximale 28-12-18 à 13:12

oui, donc calcule ta dérivée seconde et vérifie !

Posté par
Hugo750
re : Fonction exponentielle et aire maximale 28-12-18 à 13:35

A''(x)= -12xe-x²+8x3e-x²

Je suis désolé mais je ne sais pas ce qu'il faut vérifié, j'ai mal compris.

Posté par
malou Webmaster
re : Fonction exponentielle et aire maximale 28-12-18 à 13:37

Citation :
le rectangle qui a l'aire la plus grande est celui dont un sommet a pour abscisse x0 telle que f''(x0)=0


quelle abscisse de sommet tu as trouvé pour ton rectangle ?
est ce que cette abscisse vérifie le fait que la dérivée seconde est nulle en cette valeur ?

Posté par
malou Webmaster
re : Fonction exponentielle et aire maximale 28-12-18 à 13:58

le même avec l'affichage de l'aire obtenue

Fonction exponentielle et aire maximale

Posté par
Hugo750
re : Fonction exponentielle et aire maximale 28-12-18 à 14:07

L'abscisse que j'ai trouvé c'est bien 2x ?

Posté par
Hugo750
re : Fonction exponentielle et aire maximale 28-12-18 à 14:29

Je suis vraiment désolé mais je ne comprends pas cette partie

Posté par
Priam
re : Fonction exponentielle et aire maximale 28-12-18 à 19:08

As-tu calculé f "(x) ?

Posté par
Hugo750
re : Fonction exponentielle et aire maximale 29-12-18 à 07:13

Bonjour,
Ah je m'excuse je pensais qu'il fallait calculé la dérivé seconde de A.
Donc f''(x)= (4x2-2)/e

Quand j'ai fait l'étude de la fonction A, j'ai trouvé un maximum quand x= 2/2

Et lorsque je remplace x par 2/2 dans la dérivée seconde de f''(x) je trouve 0.

C'est bien cela?

Posté par
malou Webmaster
re : Fonction exponentielle et aire maximale 29-12-18 à 09:08

oui, c'est bien ça !

pour que ta démonstration soit juste, il manque quand même ce que j'avais dit au départ, qui était de montrer que ta courbe est symétrique par rapport à l'axe des ordonnées
....

Posté par
Hugo750
re : Fonction exponentielle et aire maximale 29-12-18 à 10:55

D'accord merci
Pour la rédaction je peux faire de cette manière:

-Je fais un schéma
-Je démontre que la courbe est symétrique par rapport à l'axe des ordonnées
-Je peux donner les coordonnées des points
-J'exprime l'aire du rectangle en fonction de x
-J'étudie cette fonction (Dérivée,signe de la dérivé, variation de A, je regarde le maximum)
-Je fait la dérivé seconde de la fonction f ( c'est à dire f''(x)) puis je vérifie en remplacant le x par le maximum trouvé pour la fonction A.
- Comme sa vérifie l'équation j'en conclue que oui celui qui a l'aire la plus grande est celui dont un sommet a pour abscisse x0 telle que f''(x0)=0.

Je peux vous montrer ma démonstration pour voir si c'est bon?

Posté par
malou Webmaster
re : Fonction exponentielle et aire maximale 29-12-18 à 10:59

oui, fais ça

inutile de poster la rédaction finale, c'est à toi de mettre en forme maintenant, la rédaction est personnelle !

Posté par
Hugo750
re : Fonction exponentielle et aire maximale 29-12-18 à 13:36

Pour démontrer qu'une fonction est paire il suffit de montrer que deux nombres opposé quelconques ont la même images.

Merci beaucoup de votre aide!

Posté par
malou Webmaster
re : Fonction exponentielle et aire maximale 29-12-18 à 13:41

deux nombres opposés quelconques
donc il est interdit de prendre des exemples numériques



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