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Fonction Tan

Posté par
Gohan
03-11-12 à 12:57

Bonjour j'ai un DM de maths pour la rentrée qui me pose de gros soucis, je ne comprends pas du tout l'un de ses exercices qui utilise une fonction tangente, bref je vous laisses l'ennoncé et je vous remercie par avance de votre aide chers amis

"Le but de l'exercice est l'étude de la fonction

tan : x tan(x) = (sin (x))/(cos (x))

1. Resoudre dans cos(x) = 0 et en deduire l'ensemble de definition de tan

Ma réponse, on sait que cos (x) est periodique de periode ainsi cos(x)=0 tout les k* Donc l'ensemble de definition de tan = -{k*)

2. Donner les valeurs exactes de tan(0), tan(/6), tan(/4), tan(/3)

Ma reponse, on utiliser le fait que tan(x) = (sin (x))/(cos (x)) or on connait les valeur exacte de sin (0) etc. Ce qui donne :
tan(0) = 0, tan(/6) = (3)/3, tan(/4)=1, tan(/3)=3

3.Montrer que tan est periodique de periode et indiqur comment obtenir la courbe Cf representatiove de tan à partir de la partie de Cf dans ]-(/2);(/2)[.

4. Etudier la parité de tan.

5. Indiquer comment obtenir Cf à partir de la partie de Cf sur [0;/2[

6. Etudier la limite de tan en /2 et interpreter graphiquement.

Ma réponse : lim tan(x) quand x tend vers /2 = Lim sin(x)/cos(x) quand x tend vers /2. = lim sin(x) * 1/cos(x) quand x tend vers /2
Donc lim sin(x) quand x tend vers /2 = 1
Et lim cos(x) quand x tend vers /2 = 0
Donc par l'inverse lim 1/cos(x)quand x tend vers /2 = 1/0
Et là je bloque puisqu'il est impossible d'avoir une division par 0 ..

7. Montrer que tan est derivable sur ]-/2;/2[ et exprimer tan'(x)

8. Etudier les variations de tan sur ]-/2;/2[ et donner son tableau de variations.

9. Donner une équation de la tangeant (T) à Cf au point d'abscisse 0.

a = 0.
f(a) = 0
f'(a) = ?
Y = f'(a) * (x-0) + 0.
Y = f'(a)*x - 0 + 0
Y = f'(a) * x.

10. En etudiant les variations de tan sur ]-/2;/2[ donner un encadrement de 1+tan²(x) sur l'intervalle [0;/4]

11 Représenter Cf, (T) dans le repere orthonormé (O, , ).

12. Montrer que, pour a /2 et x /2+k on a tan(a)=tan(x) sin(a-x)=0.

13. En deduire que
tan(a)=tan(x) x=a+k

14. Demontrer les formules de trigonometrie suivantes en precisant les contextes d'utilisation :
tan(a+b) = (tan(a)+tan(b))/(1-tan(a)tan(b))
tan(a-b) = (tan(a)-tan(b))/(1+tan(a)tan(b))
tan(2a) = (2tan(a))/(1-tan²(a))
tan²(a) = (1-cos(2a))/(1+cos(2a))

Voilà je vous remercie par avance !

Posté par
Glapion Moderateur
re : Fonction Tan 03-11-12 à 13:04

Bonjour, déjà ça commence mal parce que cos(x) a une période de 2 et qu'il ne s'annule pas pour k, cos(0)=1 et cos()=-1 donc c'est plutôt raté pour le domaine de définition.

Posté par
Gohan
re : Fonction Tan 03-11-12 à 14:26

J'ai confondus avec sin(x) ... Cos(x) s'annule en /2 En 3/2 etc. Mais je ne me souvient plus de la formule générale ?

Posté par
Glapion Moderateur
re : Fonction Tan 03-11-12 à 16:54

oui, /2+k

Posté par
Gohan
re : Fonction Tan 03-11-12 à 17:18

Ah oui merci :p La reponse à la seconde question est correcte ?

Posté par
Glapion Moderateur
re : Fonction Tan 03-11-12 à 19:56

oui

Posté par
Gohan
re : Fonction Tan 03-11-12 à 20:52

Pour la 3. On sait que la periode de sin(x) est 2 et celle de co(x) est or tan(x) = sin(x)/cos(x) soit la periode de tan(x) = 2/ = .

Pour la courbe je ne sais pas ?

Posté par
Glapion Moderateur
re : Fonction Tan 03-11-12 à 23:26

non celle de cos(x) est 2 aussi. sin(/2-x)=cos(x) donc le sinus et le cosinus sont les mêmes courbes décalées de /2. ces deux fonctions ont même période.

Mais ça n'est pas parce qu'une fonction est le quotient de deux fonctions que sa période est le quotient des deux périodes, ça c'est tout à fait faux. La période de tan(x) est par ce que tan (x+= tan(x) mais pas du tout parce que c'est le quotient de deux fonctions dont la période est 2.
Fonction Tan

Posté par
Gohan
re : Fonction Tan 04-11-12 à 16:43

D'accord, merci bien. Pour la courbe il est demandé comment l'obtenir ? Or sur votre graphique l'intervalle donné correspond à une periode, il suffit de dire qu'il faut repeter cette periode en la decallant de une infinité de fois pour tracer la courbe CF ?

Posté par
Glapion Moderateur
re : Fonction Tan 04-11-12 à 19:33

oui tout à fait.

Posté par
Gohan
re : Fonction Tan 04-11-12 à 22:01

La 4. Comme x et -x sont compris dans l'intervalle étudier
on a Tan x paire ssi tan x = tan -x sin x /cos x = sin -x / cos -x impossible donc Tan (x) est impair ?

Posté par
Glapion Moderateur
re : Fonction Tan 04-11-12 à 22:34

Oui, tan(-x)=sin(-x)/cos(-x)=-sin(x)/cos(x)=-tan(x) donc la fonction est bien impaire.
(je n'ai pas bien compris tes explications )

Posté par
Gohan
re : Fonction Tan 04-11-12 à 22:54

J'ai mis n'importe quoi, je viens de m'en rendre compte ... Une fonction est impaire si f(-x) = -f(x) et elle est paire si f(-x) = f(x)

Or ici on a Tan(-x) = -Tan(x) donc la fonction est impaire.

Posté par
Gohan
re : Fonction Tan 06-11-12 à 16:18

Bonjour ! Petit up ?

Posté par
Glapion Moderateur
re : Fonction Tan 06-11-12 à 16:20

Petit up pour quoi ? tu l'as montré que la fonction était impaire.

Posté par
Gohan
re : Fonction Tan 06-11-12 à 16:42

Pour savoir si c'était correct Pour la suite, on à la moitié de l'intervalle mais on sait qu'une fonction impair est symetrique par rapport à l'origine on peut donc deduire l'intervalle [-/2 ; 0[ à partir de l'intervalle [0;/2[ puis on reporte l'intervalle [-/2 ; /2] infiniment pour avoir la courbe Cf. C'est bien ça ?

Posté par
Glapion Moderateur
re : Fonction Tan 06-11-12 à 16:49

oui

Posté par
Gohan
re : Fonction Tan 06-11-12 à 17:10

La suite je bloque :
lim tan(x) quand x tend vers /2 = Lim sin(x)/cos(x) quand x tend vers /2. = lim sin(x) * 1/cos(x) quand x tend vers /2
Donc lim sin(x) quand x tend vers /2 = 1
Et lim cos(x) quand x tend vers /2 = 0
Donc par l'inverse lim 1/cos(x)quand x tend vers /2 = 1/0
Et là je bloque puisqu'il est impossible d'avoir une division par 0 ..

Posté par
Glapion Moderateur
re : Fonction Tan 06-11-12 à 17:14

une fraction dont le dénominateur tend vers 0 tend vers l'infini.
(regarde le graphe, ça correspond aux asymptotes verticales)

Posté par
Gohan
re : Fonction Tan 06-11-12 à 17:21

Mon professeur n'a jamais voulut nous donner les resultats sur les limites de quotient ><

Vous dites vers l'infini, c'est sous entendu infini ?

Posté par
Glapion Moderateur
re : Fonction Tan 06-11-12 à 17:29

+ quand x tend pi/2 par valeurs inférieures et - s'il tend par valeurs supérieures.
je t'ai fait le graphe, il suffit de le regarder pour avoir les réponses à ce genre de question.

Posté par
Gohan
re : Fonction Tan 06-11-12 à 17:42

Oui, mais on professeur étant très rigoureux il veut pas de demonstration graphique. ça marche avec un tableau de signe ?

Posté par
Glapion Moderateur
re : Fonction Tan 06-11-12 à 17:53

oui bien sûr. tu dis par exemple que quand x tend vers /2 par valeurs inférieures, le sinus est positif, le cosinus aussi donc la limite est + alors que quand x tend vers /2 par valeurs superieures, le sinus est positif mais le cosinus est négatif et donc ça tend vers -.

Posté par
Gohan
re : Fonction Tan 06-11-12 à 18:07

D'accord, merci !

Pour montrer la derivabilité sur  ]-/2;/2[ , il faut montrer qu'elle est derivable en tout point de l'intervalle I. Mais comment demontre t-on cela ? On montre qu'elle est derivable en plusieurs points et ça suffit comme preuve ? :x

Posté par
Glapion Moderateur
re : Fonction Tan 06-11-12 à 18:23

non ça ne suffit pas.
Dit que c'est le quotient de sin x par cos x donc de deux fonctions dérivables.

Posté par
Gohan
re : Fonction Tan 06-11-12 à 18:43

D'accord, Tan'(x) = -cos(x)/sin (x) donc ?

Posté par
Glapion Moderateur
re : Fonction Tan 06-11-12 à 18:49

non parce que la dérivée de u/v n'est pas u'/v' mais (u'v-v'u)/v²

Posté par
Gohan
re : Fonction Tan 06-11-12 à 19:35

Ah oui exacte, Et bien ;

Tan'(x) = (-cos(x)*cos(x)-sin(x)*cos(x))/(cos(x))² = (-cos²(x)-sin(x)*cos(x)) / (cos(x))² ?

Posté par
Glapion Moderateur
re : Fonction Tan 06-11-12 à 21:22

non, dérivé de sin x/cos x (cos x cos x - (-sin x) sinx )= 1/cos²x ou 1+tan²x (sachant que cos²x+sin²x=1)

Posté par
Gohan
re : Fonction Tan 06-11-12 à 21:53

Ah oui ... D'accord merci.

Pour la question suivante, on etudie le signe de tan'(x) ... puis on en deduit les variations de tan(x) c'est bien ça ?

Posté par
Glapion Moderateur
re : Fonction Tan 06-11-12 à 21:59

oui, 1/cos²x est toujours positif et la fonction toujours croissante.

Posté par
Gohan
re : Fonction Tan 06-11-12 à 22:04

Comment le demontrer que 1/cos²x est toujours positif ?

En disant que 1 est un nombre constant et que Cos²x sera forcement positif puisque c'est un carré ? ^^'

Posté par
Glapion Moderateur
re : Fonction Tan 06-11-12 à 22:07

absolument

Posté par
Gohan
re : Fonction Tan 06-11-12 à 22:24

9. Donner une équation de la tangente (T) à Cf au point d'abscisse 0.

a = 0.
f(a) = 0
f'(a) = ?
Y = f'(a) * (x-0) + 0.
Y = f'(a)*x - 0 + 0
Y = f'(a) * x.

f'(a) = 1 / cos²(0) = 1

Donc Y = x ?

10. En etudiant les variations de tan sur ]-/2;/2[ donner un encadrement de 1+tan²(x) sur l'intervalle [0;/4]

On sait que tan est strictement croissant. Et que 1+tan²(x) correspond à tan'(x), donc que 1+tan²(x) est strictement positif. Mais je ne voit pas quel sorte d'encadrement il est demandé ?

Posté par
Glapion Moderateur
re : Fonction Tan 06-11-12 à 22:31

Entre 0 et /4, tan(x) est croissant et varie entre 0 et 1 donc 1+tan²(x) varie entre 1 et 2.
C'est dommage que tu butes sur une question comme ça.

Posté par
Gohan
re : Fonction Tan 06-11-12 à 22:40

Et c'est très frequent que je bute en allant chercher trop compliqué pour au final ne rien trouver. ^^'

12. Montrer que, pour a /2 et x /2+k on a tan(a)=tan(x) sin(a-x)=0.

Tan(a) = tan(x)
sin(a)/cos(a) = sin(x)/cos(x)
sin(a) * sin (x) - sin(x) * sin(a) / cos(a)*cos(x)
sin²(ax) - sin²(xa) / cos²(ax)
0 / cos²(ax)

Mais je ne vois pas ou je peux faire apparaitre le sin(a-x)=0

Posté par
Glapion Moderateur
re : Fonction Tan 06-11-12 à 22:44

Parce qu'il faut connaître ses formules de trigo :
sin(a-x)=sin(a) cos(x)-cos(a) sin(x) donc si sin(a-x)=0 c'est que sin(a) cos(x)-cos(a) sin(x)= 0 tan(x)=tan(a)

Posté par
Gohan
re : Fonction Tan 06-11-12 à 23:32

Ah bah oui ...

Tan(x) = tan(a)
Sin(a) / cos (a) = Sin(x) / cos(x)
sin(a) * cos(x) = sin(x) * cos(a)
Sin(a) * cos(x) - sin(x) * cos(a) = 0

Or sin(a-x) = 0
sin(a)*cos(x)-sin(x)*cos(a)  

Donc on a tan(a)=tan(x) sin(a-x)=0

13. En deduire que
tan(a)=tan(x) x=a+k

Bah on sait que x/2+k et que a /2
Ainsi on peut avoir x=a+k mais comment deduire l'equivalence ? En utilisant le contexte de la question précédente ?



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