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Fonctions dérivées et exponentielles

Posté par
Flora2000948
23-10-17 à 15:39

Bonjour à vous
Je bloque dans un exercice de maths. L'exercice est composé de 2 parties A et B, j'ai résolu la partie A mais je ne vois pas comment m'y prendre pour la partie B. Voici l'énoncé des 2 parties :

PARTIE A : Soit f la fonction définie sur l'intervalle [3;13] par : f(x)= -2x+20-e-2x+10
1. Calculer f'(x) pour tout x de [3;13].
Ici j'ai trouvé f'(x) =-2-e-2x+10
2. Résoudre dans l'intervalle [3;13] l'inéquation : f'(x)0.
J'ai répondu ici : f'(x) 0 = -2-e-2x+100 = -e-2x+102 = -2x+100 = x -10/2 = x -5. Donc f' est croissante sur [-5;+], soit croissante sur [3;13].
3. Etudier les variations de f sur cet intervalle.
Etant donné que le signe de f' est positif sur [3;13] f est donc croissante sur cet intervalle (j'ai fais un tableau de variation).
4. Déterminer la primitive F de f telle que F(5)= 1/2.
F(x) = -x2 + 20x - e-2x+10 + C
F(5) = -5² + 20*5 - e2*5+10 + C
1/2 = 75 - e20 + C
C = 1/2 - (75-e20)
Donc F(x) = -x²+20x-e-2x+10+(1/2)-(75-e20) =
F(x) = -x² + 20x - e-2x-10 - (149/2). (Ce résultat me paraît vraiment bizarre mais je n'arrive pas à trouver quelque chose de cohérent).

PARTIE B : Une usine fabrique et commercialise des toboggans. Sa capacité mensuelle de production est comprise entre 300 et 1300. On suppose que toute la production est commercialisée. Le bénéfice mensuel, exprimé en milliers d'euros, réalisé pour la production et la vente de x centaines de toboggans est modélisé sur l'intervalle [3;13] par la fonction f.
1. Déterminer le nombre de toboggans que l'usine doit produire pour obtenir un bénéfice maximal et donner ce bénéfice, arrondi à l'euro.
2. On admet que le bénéfice moyen pour une production mensuelle comprise entre 300 et 1300 toboggans correspond à 1/10 ( F(13) - F(3) ) où F est une primitive de f. Montrer que ce résultat ne dépend pas de la primitive choisie.
3. Calculer le bénéfice moyen. Arrondir le résultat à l'euro.

Posté par
PLSVU
re : Fonctions dérivées et exponentielles 23-10-17 à 15:42

Bonjour
  tu as fait une erreur de signe pour la dérivée
f(x)= -2x+20-e-2x+10

f'(x)=-2- (-2)e-2x+10

Posté par
Flora2000948
re : Fonctions dérivées et exponentielles 24-10-17 à 19:55

Je n'arrive pas à voir d'où vient le -2 que vous avez mis avant l'exponentielle :/ :
f'(x) = -2-(-2)e-2x+10

Posté par
Priam
re : Fonctions dérivées et exponentielles 24-10-17 à 20:08

(eax)' = aeax.

Posté par
Flora2000948
re : Fonctions dérivées et exponentielles 24-10-17 à 22:34

Ah d'accord, donc la dérivée donne : f'(x) = -4-e-2x+10 ?

Posté par
PLSVU
re : Fonctions dérivées et exponentielles 24-10-17 à 22:41

f(x)= -2x+20-e-2x+10


(-2x)'=-2

(e-2x+10 )'=-2e-2x+10
attention:
f'(x)=    (-2x)'- (e-2x+10 )'

Posté par
Flora2000948
re : Fonctions dérivées et exponentielles 25-10-17 à 12:42

Ah oui c'est bon je vois c'est la propriété : ( f(ax+b) )' = a * f'(ax+b)
Donc :
f(x) = -2x+20-e-2x+10
f'(x) = -2+(-2x)*(-e-2x+10)
          = -2-2x-e-2x+10
f'(x) = -2-2x/e-2x+10 ?

Posté par
PLSVU
re : Fonctions dérivées et exponentielles 25-10-17 à 13:12

f'(x) = -2+(-2x)*(-e-2x+10)   faux

Quelle est la dérivée de  -2x?

Posté par
Flora2000948
re : Fonctions dérivées et exponentielles 25-10-17 à 22:14

La dérivée de -2x c'est -2, donc f'(x) = -4/e-2x+10 ?

Posté par
PLSVU
re : Fonctions dérivées et exponentielles 25-10-17 à 22:51

rappel
u'(x)=(-2x)'=-2

v'(x)(e-2x+10 )'=-2e-2x+10

f(x)=-2x+20-e-2x+10


f'(x)=u'(x)-v'(x)

Posté par
Flora2000948
re : Fonctions dérivées et exponentielles 25-10-17 à 23:26

D'accord, ça fait donc f'(x) = -2+2e-2x+10  écrit dans le bon ordre f'(x) = -2e-2x+10 + 2 ?

Posté par
PLSVU
re : Fonctions dérivées et exponentielles 25-10-17 à 23:31

  pourquoi changes-tu les signes ?
f'(x)= -2+2e-2x+10  

f'(x)=+2e-2x+10   -2

f'(x)=2e-2x+10   -2

tu peux mettre le  "2 " en facteur
f'(x)=2(...............)

Posté par
Flora2000948
re : Fonctions dérivées et exponentielles 26-10-17 à 00:03

Ah oui je vois l'erreur des signes.
f'(x) = 2(e-2x+10-1) d'aaaccord :')

Posté par
PLSVU
re : Fonctions dérivées et exponentielles 26-10-17 à 10:01

ok
  

Posté par
Flora2000948
re : Fonctions dérivées et exponentielles 26-10-17 à 21:08

Pour la 2e question de la partie A j'obtiens après avoir corrigé la dérivée :
f'(x) 0
2(e-2x+10-1)0
2e-2x+10-20
2e-2x+102
e-2x+101
Mais il est précisé dans l'intervalle [3;13] je ne sais pas comment en tenir compte :/

Posté par
PLSVU
re : Fonctions dérivées et exponentielles 26-10-17 à 21:24


e-2x+10≥1
pose X=-2x+10
et  résous
eX≥ 1  ...

Posté par
Flora2000948
re : Fonctions dérivées et exponentielles 27-10-17 à 12:13

Est-ce qu'il faut utiliser le logarithme népérien ? On ne l'a pas encore vu en classe mais il me semble que c'est ce logarithme qu'il faut utiliser pour résoudre l'inéquation, j'ai essayé : e-2x+101
  e-2x+10e0
  -2x+100
   x-5 ça marche ?

Posté par
PLSVU
re : Fonctions dérivées et exponentielles 27-10-17 à 12:17

reprends mon message

e-2x+10≥1
pose X=-2x+10
et  résous
eX≥ 1  ...
Pour quelle valeur de X   eX=1
trace la courbe  de la fonction  e^x

Posté par
Flora2000948
re : Fonctions dérivées et exponentielles 27-10-17 à 12:31

X = -2x+10
eX1
Pour X=0, eX=1 car e0=1
J'ai tracé la courbe de e0 à la calculatrice : elle est constante.

Posté par
PLSVU
re : Fonctions dérivées et exponentielles 27-10-17 à 12:55

car e0=1     comme tout  réel  a^0=1
X=1=-2x+10
  résous
1=-2x+10

Posté par
Flora2000948
re : Fonctions dérivées et exponentielles 27-10-17 à 13:05

Pourquoi X=1, il n'est pas censé être égal à 0 ?

Posté par
PLSVU
re : Fonctions dérivées et exponentielles 27-10-17 à 18:08

  oups  X=0  
résous -2x+10=0

Posté par
sam1
re : Fonctions dérivées et exponentielles 27-10-17 à 18:36

Flora2000948 @ 27-10-2017 à 12:13

Est-ce qu'il faut utiliser le logarithme népérien ? On ne l'a pas encore vu en classe mais il me semble que c'est ce logarithme qu'il faut utiliser pour résoudre l'inéquation, j'ai essayé : e-2x+101
  e-2x+10e0
  -2x+100
   x-5 ça marche ?


même si x=0 la réponse que tu donnes est fausse.


f'\left( x \right) \ge 0\quad \Leftrightarrow { \quad 2e }^{ -2x+10 }\ge 2\Leftrightarrow { e }^{ -2x+10 }\ge 1\Leftrightarrow -2x+10\ge 0\Leftrightarrow -2x\ge -10......à toi

Posté par
Flora2000948
re : Fonctions dérivées et exponentielles 27-10-17 à 19:46

Ah oui je me suis trompée en effet :
-2x-10
x5

Posté par
Flora2000948
re : Fonctions dérivées et exponentielles 27-10-17 à 19:48

Et du coup quand je résous -2x+10=0 j'obtiens x=5.

Posté par
PLSVU
re : Fonctions dérivées et exponentielles 27-10-17 à 20:43

pour l'égalité  
-2x+10=0 j'obtiens x=5.   0k
pour l'inégalité
-2x≥-10
x≥5    c'est faux
pour x=6
-12≥-10  

Posté par
Flora2000948
re : Fonctions dérivées et exponentielles 27-10-17 à 22:25

Aaaaah il ne faudrait pas inverser le signe de l'inégalité par hasard ?
-2x-10 ??

Posté par
PLSVU
re : Fonctions dérivées et exponentielles 27-10-17 à 22:42

tout dépend de ce que tu veux résoudre
-2x-10≤0

ou -2x-10≥0
par contre   quelque soit  ton choix , il faut respecter les    règles sur les inégalités  avec  les opérations
si  a≤b
si c<0  alors acbc

Posté par
Flora2000948
re : Fonctions dérivées et exponentielles 27-10-17 à 23:20

Ah oui c'est uniquement si on multiplie par un nombre négatif les 2 côtés de l'inégalité que l'on change le signe c'est vrai.
Ici il faudrait plutôt faire -2x+100 du coup c'était bon.
Cependant je n'ai pas saisis pourquoi x5 était faux :/

Posté par
PLSVU
re : Fonctions dérivées et exponentielles 27-10-17 à 23:46


-2x+10≥ 0
si x=6   c'est à dire x≥5 alors
-2*6+10=-20
-2x+10≥0
-2x≥-10
  tu multiplies par (-1/2) donc l'inégalité...................
x .....5

Posté par
Flora2000948
re : Fonctions dérivées et exponentielles 28-10-17 à 13:26

Si on multiplie par -0.5 ça fait x5 mais je n'ai pas compris comment on a procédé en fait. Je suis perdue.

Posté par
PLSVU
re : Fonctions dérivées et exponentielles 28-10-17 à 13:38

si  -10<-2
alors   2<10  

Posté par
Flora2000948
re : Fonctions dérivées et exponentielles 28-10-17 à 14:31

PLSVU @ 27-10-2017 à 12:17

reprends mon message

e-2x+10≥1
pose X=-2x+10
et  résous
eX≥ 1  ...
Pour quelle valeur de X   eX=1
trace la courbe  de la fonction  e^x


Pourquoi on est passé de eX1 à eX=1 ?

Posté par
PLSVU
re : Fonctions dérivées et exponentielles 28-10-17 à 15:49

on cherche à résoudre
e-2x+10≥1
pour cela on fait un changement de variable l en posant X=-2x+10
  car  on sait que
eX=1  si X=0 et la fonction exponentielle est croissante sur
ensuite on résout
-2x+10≥0 si x .........

Posté par
Flora2000948
re : Fonctions dérivées et exponentielles 01-11-17 à 20:48

La dérivée de départ ne serait pas fausse par hasard ? Car ( f(ax+b) )' = a * f ' (ax+b).
Or au-dessus on a additionné le a et f'(ax+b) au lieu de les multiplier ?

Posté par
Flora2000948
re : Fonctions dérivées et exponentielles 01-11-17 à 20:52

Ah non autant pour moi je n'ai rien dis !

Posté par
PLSVU
re : Fonctions dérivées et exponentielles 01-11-17 à 21:01


Posté par
Flora2000948
re : Fonctions dérivées et exponentielles 01-11-17 à 21:26

PLSVU @ 28-10-2017 à 15:49

on cherche à résoudre
e-2x+10≥1
pour cela on fait un changement de variable l en posant X=-2x+10
  car  on sait que
eX=1  si X=0 et la fonction exponentielle est croissante sur
ensuite on résout
-2x+10≥0 si x .........

-2x+100 si x5 car -2x-10 et x5 ?

Posté par
PLSVU
re : Fonctions dérivées et exponentielles 01-11-17 à 21:43

-2x+100 si x5 car
-2x-10
équivaut à  x5 ?
OUI

Posté par
Flora2000948
re : Fonctions dérivées et exponentielles 01-11-17 à 21:51

D'accord j'ai bien compris cette étape ^^
J'ai ensuite fais le tableau de variations de f sur l'intervalle [3;13]. J'ai conclu que f était croissante pour x appartenant à [3;5[ et décroissante pour x appartenant à ]5;13] et que f s'annulait en x=5 (f(5)=0). C'est bien cela ?

Posté par
PLSVU
re : Fonctions dérivées et exponentielles 01-11-17 à 21:54

OUI  

Posté par
Flora2000948
re : Fonctions dérivées et exponentielles 01-11-17 à 22:04

Très bien ^^
Pour la question suivante qui est de trouver la primitive F de f telle que F(5) = 1/2
J'ai trouvé que F(x) = -x² + 20x - e-2x+10 + C
F(5) = -5² + 100 - e0 + C
1/2 = 75 - 1 + C
C= 1/2 -74
C = -147/2
Donc F(x) = -x² + 20x - e-2x+10 -147/2
C'est correct ? (j'ai un doute pour la primitive de l'exponentielle)

Posté par
PLSVU
re : Fonctions dérivées et exponentielles 01-11-17 à 22:12

: or f(x)= -2x+20-e-2x+10


F(x) = -x² + 20x - e-2x+10 + C
F'(x)=-2x+20  +e-2x+10
or f(x)= -2x+20-e-2x+10

corrige ton erreur   et la valeur de la constante  ...

Posté par
Flora2000948
re : Fonctions dérivées et exponentielles 01-11-17 à 22:31

Je n'ai pas saisi pourquoi ça devient + e-2x+10
En changeant le signe j'obtiens C = -151/2

Posté par
PLSVU
re : Fonctions dérivées et exponentielles 01-11-17 à 22:39

  dérive
e-2x+10 =-2 e-2x+10
et cela te montres  une autre erreur  

F(x) = -x² + 20x + 0.5*e-2x+10 + C
5 est la valeur qui annule e-2x+10 donc n'intervient pas pour la constante

75+C=1/2 =0,5
C=0,5-75=.........≠-151/2
tu as fait une erreur de calcul juste à la fin

Posté par
Flora2000948
re : Fonctions dérivées et exponentielles 01-11-17 à 23:57

La primitive de e-2x+10 serait-elle e-x²+10x ? Car lorsque l'on dérive e-x²+10x on obtient e-2x+10 ?

Pourquoi 0,5*e-2x+10.

Pourtant même si 5 annule l'exponentielle celle-ci devient égale à 1 on devrait pouvoir l'inclure dans le calcul de la constante normalement ?

Et du coup lorsque je corrige ça me donne C = -149/2

Posté par
PLSVU
re : Fonctions dérivées et exponentielles 02-11-17 à 06:50

(e^{ux})'=u'(x)e^{ux}
si F est    une primitive de f  
alors F'=f
pour vérifier si  la primitive trouvée est correcte ,on la  dérive et on regarde  si c'est juste
5 annule l'exponentielle celle-ci devient égale à 1   OUI

F(x) = -x² + 20x - e-2x+10 + C
F'(x)=-2x+x +2e-2x+10 +0

f(x)= -2x+20-e-2x+10

F(x) = -x² + 20x +0,5* e-2x+10 + C

F'(x)=

Posté par
Flora2000948
re : Fonctions dérivées et exponentielles 03-11-17 à 15:26

D'accord j'ai compris on met 0.5*e-2x+10 car ainsi lorsqu'on dérive la primitive on obtient -2*0.5 soit -1*e-2x+10 donc -e-2x+10 ok ^^
J'ai continué la démarche et j'obtiens au final F(x) = -x² + 20x -1/2e-2x+10 - 76
J'ai vérifié en remplaçant x par 5 et j'obtiens bien -1/2.

Cependant concernant (enx)' = n'ex ça n'aurait pas à voir avec enx = (ex)n ?

Posté par
PLSVU
re : Fonctions dérivées et exponentielles 03-11-17 à 16:51

OK pour C=-76

( enx)

u(x)=n*x

u'(x)=(nx)'=n
comme
  (3x)'=3
( enx)'=n enx

Posté par
Flora2000948
re : Fonctions dérivées et exponentielles 03-11-17 à 21:33

D'accord je vois c'est une dérivation propre à la fonction exponentielle comme le fait que (eax+b)' = a*eax+b.

Je voulais te demander pour la partie B de l'exercice si ma démarche convient. Voici ce que j'ai fais pour la 1ere question :
j'ai répondu d'après le tableau de variations de la fonction f que j'avais fais à la question 3 de la partie précédente (sur le tableau j'ai f croissante de 3 à 5 et décroissante de 5 à 13), que cette fonction admet un maximum en x=5 et que f(5)=9. Et donc que pour la production et la vente de 500 toboggans le bénéfice mensuel sera maximal et d'une valeur de 9 000 euros. C'est correct ?

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