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Limite et dérivée: Tableaux de variation

Posté par
Froge
30-11-14 à 14:27

Bonjour,
Dans le cas de mon DM je dois étudier les variations de la fonction:
f(x)= x/((e^x)-x)

Je dois donc calculer les limites et sa dérivée.

Pour la dérivée je trouve:
f'(x)=[1((e^x)-x)- x((e^x)-1)]/((e^x)-x)²
     =[(e^x)-x(e^x)-2x]/((e^x)-x)²
      =[x(((e^x)/x)-(e^x)-2]/((e^x)-x)²

En étudiant le signe, je trouve f(x)décroissant sur ]-oo;0[ et f(x)croissant sur [0;+oo[

Or, sur ma calculette, je vois que f(x) est croissant, puis décroissant et enfin croissant.

est ce que je me suis trompé pour la dérivée? Où sur le signe?

Et pour les limites, je trouve sur +oo: lim f(x)=0+
                               sur -oo: lim f(x) = 0-

Cela ma paraît bizarre... C'est juste?

Merci de votre aide ^^

Posté par
Jedoniezh
re : Limite et dérivée: Tableaux de variation 30-11-14 à 14:29

Bonjour,

Avant de commencer, as-tu étudié le domaine de définition de ta fonction ?

Posté par
Quentin-974
re : Limite et dérivée: Tableaux de variation 30-11-14 à 14:31

Bonjour,
Oui tu t'es trompé dans la deuxième égalité : ce n'est pas [(e^x)-x(e^x)-2x] mais plutôt (e^x)-x*e^x (règle des signes).

Posté par
Froge
re : Limite et dérivée: Tableaux de variation 30-11-14 à 14:52

Le domaine de définition de la fonction est R

Donc, ma dérivée est f'(x)=x[((e^x)/x)-(e^x)]/((e^x)-x)²

Donc f'(x) toujours positif

Vérification avec la calculette, Ok

Mais, si je met ma fonction f(x)=x/((e^x)-x)
elle devrait être toujours croissante or selon la calculette elle est croissant sur ]-oo;1] (environ) puis décroissant sur ]1;+oo[...
Puis, ça ne colle pas avec les limites trouvés?

Posté par
Jedoniezh
re : Limite et dérivée: Tableaux de variation 30-11-14 à 14:54

Laisse donc ta calculatrice dans le tiroir, elle ne te sert à rien.

Ok pour ton domaine (en espérant que tu aies bien saisi pourquoi ...)

A présent, ce sont les limites aux bornes du domaine qu'il te faut aller chercher, et non pas la dérivée.

Posté par
Froge
re : Limite et dérivée: Tableaux de variation 30-11-14 à 15:04

Le domaine de définition nous est donné ^^
Mais on aurait pu le trouver seul car x s'étend de -00 à +00 et e^x s'étend de 0 à +00 (?)

Pour les limites:
En +00:
Limite de x--> +
Limite e^x--> + car limite de x= +

Mais limite (e^x)-x= FI

Pour m'en débarraser j'ai mis x en facteur au numérateur et dénominateur:
(x*1)/x*((e^x)-1)
Les x s'annule donc --> 1/((e^x)/x)-1)

Limite (e^x)/x = +

Donc limite 1/((e^x)/x)-1)=0+

Mais le faite d'annuler les x pour enlever l'indétermination... Ce que j'ai fait me paraît vraiment tirer par les cheveux

Posté par
Jedoniezh
re : Limite et dérivée: Tableaux de variation 30-11-14 à 15:09

Pardonne moi mais quel charabia !!!

Par exemple ça, c'est faux  ==>Mais on aurait pu le trouver seul car x s'étend de -00 à +00 et e^x s'étend de 0 à +00 (?)

Si t'es ok on reprend tout à zéro.

Posté par
Froge
re : Limite et dérivée: Tableaux de variation 30-11-14 à 15:12

Je suis complétement d'accord pour tout reprendre de zéro
et ça ne m'étonne pas vraiment que ce soit faux...

Posté par
Jedoniezh
re : Limite et dérivée: Tableaux de variation 30-11-14 à 15:14

Bon.

Tu as :

f(x)=\frac{x}{e^x-x}

Donc, il te faut un dénominateur différent de 0, tu es ok ?

Donc il te faut vérifier que e^x-x\ne 0

Posté par
Froge
re : Limite et dérivée: Tableaux de variation 30-11-14 à 15:20

Ok!

Dans une autre questions, on a justifier que pour tout x, (e^x)-x est strictement positif.
donc, j' ai étudié ses variations (avec sa dérivée), là, j'ai montré que c'était décroissant entre ]-oo;0[
puis croissant pour [0;+oo[
En calculant x=o j'ai montrer que son minimum était 1
e
Donc, dans une question plus tôt, j'ai montré que (e^x)-x 1 donc (e^x)-x0

Posté par
Jedoniezh
re : Limite et dérivée: Tableaux de variation 30-11-14 à 15:21

Or, d'après ton cours (voir courbe), tu sais que la courbe de l'exponentielle (en rouge) ne coupera jamais la droite y=x ci-dessous en bleu.

Donc tu auras toujours e^x\ne x \Longleftrightarrow e^x-x\ne 0

Donc D_f=\R

Limite et dérivée: Tableaux de variation

Posté par
Jedoniezh
re : Limite et dérivée: Tableaux de variation 30-11-14 à 15:23

Ok sur ton message posté le 30-11-14 à 15:20, c'est parfait.

Posté par
Jedoniezh
re : Limite et dérivée: Tableaux de variation 30-11-14 à 15:23

Donc à présent, les limites aux bornes du domaine.

Posté par
Froge
re : Limite et dérivée: Tableaux de variation 30-11-14 à 15:30

Donc limites en -00:

lim x = -00  donc lim(e^x)=0

Lim (e^x)-x = +oo (car - devant le x)

Mais on se retrouve avec une Forme Indéterminé de la forme /

Donc on met x en facteur?

Posté par
Jedoniezh
re : Limite et dérivée: Tableaux de variation 30-11-14 à 15:31

Je ne comprends rien de ce que tu marques ....

lim x = -00  donc lim(e^x)=0  <== qu'est)ce que cela veut dire ?

Posté par
Jedoniezh
re : Limite et dérivée: Tableaux de variation 30-11-14 à 15:33

ça je comprends ==>

\lim_{x\to -\infty}f(x)=\lim_{x\to -\infty}\frac{x}{e^x-x}

Posté par
Froge
re : Limite et dérivée: Tableaux de variation 30-11-14 à 15:35

Je vais dire une bêtise mais on se retrouve avec une division par 0 donc la limite en -00 c'est 0?

Posté par
Jedoniezh
re : Limite et dérivée: Tableaux de variation 30-11-14 à 15:39

Non justement.

Posté par
Froge
re : Limite et dérivée: Tableaux de variation 30-11-14 à 15:42

Ok, donc pas de divison par 0.

Déjà, Limite de x= -00

Donc je dirais qu'on se retrouve avec -/+
(Car lim-x=+)
Donc une FI.

Mais, vous me dites que c'est pas ça, mais je vois pas autrement vue que lim (e^x)-x=+

Posté par
Jedoniezh
re : Limite et dérivée: Tableaux de variation 30-11-14 à 15:45

C'est une limite assez difficile.

\lim_{x\to -\infty}f(x)=\lim_{x\to -\infty}\frac{x}{e^x-x}=\lim_{x\to -\infty}\frac{1}{\frac{e^x}{x}-1}

Or, on a :

\text{En posant X=-x : }\lim_{x\to -\infty}\frac{e^x}{x}=\lim_{X\to +\infty}\frac{e^{-X}}{-X}=\lim_{X\to +\infty}-\frac{1}{Xe^X}=0^-

Donc :


\lim_{x\to -\infty}f(x)=\lim_{x\to -\infty}\frac{x}{e^x-x}=\lim_{x\to -\infty}\frac{1}{\frac{e^x}{x}-1}=-1

Posté par
Froge
re : Limite et dérivée: Tableaux de variation 30-11-14 à 15:52

Comment on passe de x/(e^x)-x à 1/((e^x)/x)-1?

Posté par
Jedoniezh
re : Limite et dérivée: Tableaux de variation 30-11-14 à 15:56

En factorisant (et en simplifiant) par x :


\lim_{x\to -\infty}f(x)=\lim_{x\to -\infty}\frac{x}{e^x-x}=\lim_{x\to -\infty}\frac{1\times \cancel{x}}{\cancel{x}\times (\frac{e^x}{x}-1)}

Posté par
Froge
re : Limite et dérivée: Tableaux de variation 30-11-14 à 16:01

D'accord, donc limite de f(x) en - = -1

En + :

lim 1/(((e^x)/x)-1)=0+

Posté par
Jedoniezh
re : Limite et dérivée: Tableaux de variation 30-11-14 à 16:06

D'accord, donc limite de f(x) en - = -1  ==> DONC ?

En + :  lim 1/(((e^x)/x)-1)=0+  ==> OUI

Posté par
Froge
re : Limite et dérivée: Tableaux de variation 30-11-14 à 16:12

lim en - f(x)= -1
Donc, f(x) -1

Posté par
Jedoniezh
re : Limite et dérivée: Tableaux de variation 30-11-14 à 16:14

Oui, donc la courge représentative de f admet une asymptote d'équation y=-1

Posté par
Jedoniezh
re : Limite et dérivée: Tableaux de variation 30-11-14 à 16:14

* la courbe

Posté par
Jedoniezh
re : Limite et dérivée: Tableaux de variation 30-11-14 à 16:15

limite de f(x) en - = -1  ==> la courbe représentative de f admet une asymptote d'équation y=-1

En + :  lim 1/(((e^x)/x)-1)=0+  ==> la courbe représentative de f admet une asymptote d'équation y=0, donc l'axe des abscisses

Posté par
Froge
re : Limite et dérivée: Tableaux de variation 30-11-14 à 16:23


D'accord, Merci beaucoup de votre aide!

Posté par
Jedoniezh
re : Limite et dérivée: Tableaux de variation 30-11-14 à 16:23

Donc déjà tu imagines en rouge un début de tracé de ta courbe en fonction de ces 2 asymptotes.

Limite et dérivée: Tableaux de variation

Posté par
Froge
re : Limite et dérivée: Tableaux de variation 30-11-14 à 16:28

Et grâce à la dérivée, on sait qu'elle est croissant jusqu'à, environ 0.5 puis décroissant.
(car, f'(0)=1)

Posté par
Jedoniezh
re : Limite et dérivée: Tableaux de variation 30-11-14 à 16:30

Ah bon ?

Posté par
Froge
re : Limite et dérivée: Tableaux de variation 30-11-14 à 16:32

Non, je me suis trompé, c'est croissante jusqu'en 1.

f'(0)=1
mais f(o)=0

Je sais pas comment justifier dans le tableaux pour montrer que f(x) est croissant après 0

Posté par
Froge
re : Limite et dérivée: Tableaux de variation 30-11-14 à 16:33

*C'est PAS croissante jusqu'en 1

Posté par
Jedoniezh
re : Limite et dérivée: Tableaux de variation 30-11-14 à 16:33

ça t'arrive de t'arrêter plus d'une seconde pour écouter et suivre un cheminement ?

Posté par
Froge
re : Limite et dérivée: Tableaux de variation 30-11-14 à 16:42

Je suis un cheminement (en tout cas, j'essaye)

Vous me montrer les 2 asymptotes trouvé grâce au limite, d'accord.

Mais, il faut bien calculer la dérivée, pour savoir si c'est croissant ou non?

Posté par
Jedoniezh
re : Limite et dérivée: Tableaux de variation 30-11-14 à 16:45

Oui, donc donne moi l'expression de ta dérivée plutôt que de partir pleine blinde sur des conclusion plus que hâtives.

Manifestement tu te débrouilles pas mal en maths, mais je décèle aussi des petits manques, et c'est cela que j'essaye de te faire toucher du doigt.

Si tu pars à fond, ça ne servira à rien.

Posté par
Froge
re : Limite et dérivée: Tableaux de variation 30-11-14 à 16:51

D'accord, désolé.


Ma dérivées:
de la forme u/v donc (u'v-uv')/v²

f'(x)=[1(e^x-x)-x(e^x-1]/((e^x)-x)²
     =[(e^x)-x-x(e^x)-x]/((e^x)-x)²
     =[(e^x)-x(e^x)/((e^x)-x)²

Et je laisse comme ça, on peut savoir le signe de la dérivée plus facilement que si on mettait x en facteur.

Posté par
Jedoniezh
re : Limite et dérivée: Tableaux de variation 30-11-14 à 16:53

Je regarde, mais ce serait bien que tu utilises LATEX pour écrire tout ça .

Posté par
Froge
re : Limite et dérivée: Tableaux de variation 30-11-14 à 16:54

Avec LATEX:
f(x)=[1(e^x-x)-x(e^x-1]/((e^x)-x)²
=[(e^x)-x-x(e^x)-x]/((e^x)-x)²
 \\      =[(e^x)-x(e^x)/((e^x)-x)²

Posté par
Jedoniezh
re : Limite et dérivée: Tableaux de variation 30-11-14 à 16:56

f'(x)=[1(e^x-x)-x(e^x-1]/((e^x)-x)²
     =[(e^x)-x-x(e^x)-x]/((e^x)-x)² ==> FAUX

Posté par
Jedoniezh
re : Limite et dérivée: Tableaux de variation 30-11-14 à 16:57

Pour les fraction utilise :

\frac{e^x}{x} entre les tex

Posté par
Jedoniezh
re : Limite et dérivée: Tableaux de variation 30-11-14 à 16:57

\frac{e^x}{x} ==> \frac{e^x}{x}

Posté par
Jedoniezh
re : Limite et dérivée: Tableaux de variation 30-11-14 à 17:05

f'(x)=\frac{(1-x)(e^x+1)}{(e^x-x)^2}

Posté par
Froge
re : Limite et dérivée: Tableaux de variation 30-11-14 à 17:08

Tout est faux?

Dérivée de x = 1
Dérivée de e^x-x = e^x-1
Comme c'est de la forme \frac{u}{v}

--> f(x)=\frac{1*(e^x-x)- x*(e^x-1)}{(e^x-x)²}

Posté par
Jedoniezh
re : Limite et dérivée: Tableaux de variation 30-11-14 à 17:09

Erreur de frappe, je reprends

f'(x)=\frac{(1-x)e^x}{(e^x-x)^2}

Posté par
Froge
re : Limite et dérivée: Tableaux de variation 30-11-14 à 17:09

(je n'avais pas vue votre commentaire de 17h05)

Posté par
Jedoniezh
re : Limite et dérivée: Tableaux de variation 30-11-14 à 17:10

Il est faux celui de 17:05, ke l'ai corrigé à 17:09

Posté par
Froge
re : Limite et dérivée: Tableaux de variation 30-11-14 à 17:17

je ne comprends pas le (1-x)e^x

On est bien dans une dérivée de la forme u/v ?

Avec u=x
Et v= e^x-x

u'=1 et v'=e^x-1 car (e^x)'=e^x

\frac{u'*v-u*v'}{v²}

Donc \frac{1*(e^x-x)-x*(e^x-1)}{(e^x-x)²}

Posté par
Jedoniezh
re : Limite et dérivée: Tableaux de variation 30-11-14 à 17:20


Donc f'(x)=\frac{1*(e^x-x)-x*(e^x-1)}{(e^x-x)²}

Oui, et bien continue ton calcul.

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