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Première Spé Maths / Chapitre 4 : Variations et courbes représentatives

Fiche 3 : études de fonctions complètes

Neuf exercices pour mener une étude de fonction complète :

  • un polynôme de degré 33 : tableau, factorisation, tangente, lecture du nombre de solutions de f(x)=kf(x)=k ;
  • un quotient : variations, minimum, position par rapport à une droite ;
  • des paramètres déterminés par une tangente ou un extremum ;
  • une fonction rationnelle : variations, tangente, équation f(x)=2f(x)=2 ;
  • le signe d'un polynôme de degré 33 ;
  • une inégalité démontrée par les variations ;
  • position relative de deux courbes et première approche de la méthode de Newton ;
  • l'étude d'une fonction paire ;
  • la méthode de Newton en Python, cas favorable et cas défavorable.

Toutes les corrections sont rédigées comme on l'attend d'une bonne copie :

  • le domaine et la dérivabilité sont justifiés ;
  • la dérivée est factorisée et son signe justifié ;
  • le tableau contient les images ;
  • chaque question se termine par une conclusion.

💡 Le plan d'une étude de fonction

  1. Domaine et dérivabilité.
  2. Dérivée factorisée.
  3. Signe de la dérivée.
  4. Tableau de variations avec les images.
  5. Exploitation : extremums, tangente, position, solutions de f(x)=kf(x)=k.

« Pour la position de Cf\mathcal C_f et d'une droite dd, j'étudie le signe de la différence f(x)−(ax+b)f(x)-(ax+b), que je factorise. »

⚠️ Les pièges classiques

  • Compter les solutions de f(x)=kf(x)=k sans regarder chaque intervalle du tableau.
  • Étudier la position en comparant seulement quelques points : il faut le signe de la différence pour tout xx.
  • Oublier un point de tangence : la courbe peut toucher une droite sans la traverser.
  • Donner l'équation d'une tangente sans le terme +f(a)+f(a).

😄 Compter les solutions sans le tableau, c'est compter les marches d'un escalier sans regarder s'il monte ou descend.


Exercice 1 (★★) : un polynôme et ses solutions

Soit f(x)=x3−3x2+4f(x)=x^3-3x^2+4 sur [−1 ;4][-1\,;4].

1. Calculer f′(x)f'(x) et dresser le tableau de variations de ff.

2. Vérifier que f(x)=(x+1)(x−2)2f(x)=(x+1)(x-2)^2 et résoudre f(x)=0f(x)=0.

3. Donner l'équation de la tangente à la courbe au point d'abscisse 11.

4. Combien l'équation f(x)=4f(x)=4 a-t-elle de solutions ? Les déterminer.

✏️ Correction de l'exercice 1

Question 1

f′(x)=3x2−6x=3x(x−2)f'(x)=3x^2-6x=3x(x-2) : f′f' est négative entre 00 et 22, positive à l'extérieur.

f(−1)=−1−3+4=0f(-1)=-1-3+4=0, f(0)=4f(0)=4, f(2)=8−12+4=0f(2)=8-12+4=0, f(4)=64−48+4=20f(4)=64-48+4=20.

xx −1-1 00 22 44
f′(x)f'(x) ++ 00 −- 00 ++
f(x)f(x) 00 ↗ 44 ↘ 00 ↗ 2020

✅ ff est croissante sur [−1 ;0][-1\,;0], décroissante sur [0 ;2][0\,;2], croissante sur [2 ;4][2\,;4].

Question 2

(x+1)(x−2)2=(x+1)(x2−4x+4)=x3−4x2+4x+x2−4x+4=x3−3x2+4=f(x)(x+1)(x-2)^2=(x+1)(x^2-4x+4)=x^3-4x^2+4x+x^2-4x+4=x^3-3x^2+4=f(x) ✓.

Un produit est nul si l'un de ses facteurs est nul : x+1=0x+1=0 ou x−2=0x-2=0.

✅ f(x)=0  ⟺  x=−1f(x)=0\iff x=-1 ou x=2x=2.

Question 3

f(1)=1−3+4=2f(1)=1-3+4=2 et f′(1)=3×1×(1−2)=−3f'(1)=3\times1\times(1-2)=-3.

y=f′(1)(x−1)+f(1)=−3(x−1)+2y=f'(1)(x-1)+f(1)=-3(x-1)+2

✅ La tangente a pour équation y=−3x+5y=-3x+5.

Question 4

Sur [−1 ;0][-1\,;0], ff croît de 00 à 44 : la valeur 44 est atteinte en x=0x=0.

Sur [0 ;2][0\,;2], ff décroît de 44 à 00 : elle n'atteint 44 qu'en x=0x=0.

Sur [2 ;4][2\,;4], ff croît de 00 à 2020 : elle atteint 44 une fois.

✅ L'équation f(x)=4f(x)=4 a 22 solutions.

Calcul : f(x)=4  ⟺  x3−3x2=0  ⟺  x2(x−3)=0f(x)=4\iff x^3-3x^2=0\iff x^2(x-3)=0.

✅ S={0 ;3}S=\{0\,;3\}


Exercice 2 (★★) : un quotient et sa position

Soit f(x)=x2−4x2+1f(x)=\dfrac{x^2-4}{x^2+1} sur R\R.

1. Montrer que f′(x)=10x(x2+1)2f'(x)=\dfrac{10x}{(x^2+1)^2} et dresser le tableau de variations de ff.

2. Quel est le minimum de ff ? Résoudre f(x)=0f(x)=0.

3. Montrer que f(x)−1=−5x2+1f(x)-1=\dfrac{-5}{x^2+1} et en déduire la position de la courbe par rapport à la droite d'équation y=1y=1.

✏️ Correction de l'exercice 2

Question 1

u(x)=x2−4u(x)=x^2-4, u′(x)=2xu'(x)=2x, v(x)=x2+1v(x)=x^2+1, v′(x)=2xv'(x)=2x, et v>0v>0 sur R\R.

f′(x)=2x(x2+1)−(x2−4)×2x(x2+1)2=2x3+2x−2x3+8x(x2+1)2f'(x)=\dfrac{2x(x^2+1)-(x^2-4)\times2x}{(x^2+1)^2}=\dfrac{2x^3+2x-2x^3+8x}{(x^2+1)^2}

✅ f′(x)=10x(x2+1)2f'(x)=\dfrac{10x}{(x^2+1)^2}

Le dénominateur est strictement positif : f′f' est du signe de xx. De plus f(0)=−4f(0)=-4.

xx −∞-\infty 00 +∞+\infty
f′(x)f'(x) −- 00 ++
f(x)f(x) ↘ −4-4 ↗

✅ ff est strictement décroissante sur ]−∞ ;0]]-\infty\,;0] et strictement croissante sur [0 ;+∞[[0\,;+\infty[.

Question 2

✅ Le minimum de ff est −4-4, atteint en x=0x=0.

f(x)=0  ⟺  x2−4=0f(x)=0\iff x^2-4=0 (le dénominateur ne s'annule jamais)   ⟺  x=−2\iff x=-2 ou x=2x=2.

✅ S={−2 ;2}S=\{-2\,;2\}

Question 3

f(x)−1=x2−4−(x2+1)x2+1=−5x2+1f(x)-1=\dfrac{x^2-4-(x^2+1)}{x^2+1}=\dfrac{-5}{x^2+1}.

Pour tout réel xx, x2+1>0x^2+1>0, donc f(x)−1<0f(x)-1<0.

✅ La courbe est strictement en dessous de la droite y=1y=1 sur R\R : elles n'ont aucun point commun.


Exercice 3 (★★★) : retrouver des paramètres

On cherche les réels aa et bb tels que la fonction f(x)=x3+ax2+bxf(x)=x^3+ax^2+bx admette, en x=2x=2, un minimum local égal à −4-4.

1. Écrire deux équations vérifiées par aa et bb, puis déterminer aa et bb.

2. Avec ces valeurs, dresser le tableau de variations de ff sur [−1 ;3][-1\,;3] et vérifier qu'il y a bien un minimum local en 22.

3. Combien l'équation f(x)=−4f(x)=-4 a-t-elle de solutions dans [−1 ;3][-1\,;3] ? Les déterminer.

✏️ Correction de l'exercice 3

Question 1

f′(x)=3x2+2ax+bf'(x)=3x^2+2ax+b. Un extremum local en 22 impose f′(2)=0f'(2)=0 : 12+4a+b=012+4a+b=0.

Et f(2)=−4f(2)=-4 : 8+4a+2b=−48+4a+2b=-4, soit 4a+2b=−124a+2b=-12 ou 2a+b=−62a+b=-6.

De la première équation, b=−12−4ab=-12-4a. En remplaçant : 2a−12−4a=−62a-12-4a=-6, donc −2a=6-2a=6 et a=−3a=-3. Puis b=−12+12=0b=-12+12=0.

✅ a=−3a=-3 et b=0b=0, soit f(x)=x3−3x2f(x)=x^3-3x^2.

Question 2

f′(x)=3x2−6x=3x(x−2)f'(x)=3x^2-6x=3x(x-2) : négative entre 00 et 22, positive à l'extérieur.

f(−1)=−1−3=−4f(-1)=-1-3=-4, f(0)=0f(0)=0, f(2)=8−12=−4f(2)=8-12=-4, f(3)=27−27=0f(3)=27-27=0.

xx −1-1 00 22 33
f′(x)f'(x) ++ 00 −- 00 ++
f(x)f(x) −4-4 ↗ 00 ↘ −4-4 ↗ 00

✅ En x=2x=2, f′f' passe de −- à ++ : f(2)=−4f(2)=-4 est bien un minimum local.

Question 3

f(x)=−4  ⟺  x3−3x2+4=0  ⟺  (x+1)(x−2)2=0f(x)=-4\iff x^3-3x^2+4=0\iff(x+1)(x-2)^2=0 (factorisation de l'exercice 1).

✅ L'équation a 22 solutions : x=−1x=-1 et x=2x=2.

Cohérent avec le tableau : −4-4 est atteint en x=−1x=-1 (borne) et au minimum local en x=2x=2.


Exercice 4 (★★★) : une fonction rationnelle

Soit f(x)=x+1x+1f(x)=x+\dfrac1{x+1} sur ]−1 ;+∞[]-1\,;+\infty[.

1. Montrer que f′(x)=x(x+2)(x+1)2f'(x)=\dfrac{x(x+2)}{(x+1)^2} et dresser le tableau de variations de ff.

2. Donner l'équation de la tangente à la courbe au point d'abscisse 00.

3. Étudier la position de la courbe par rapport à la droite d'équation y=xy=x.

4. Résoudre l'équation f(x)=2f(x)=2.

✏️ Correction de l'exercice 4

Question 1

f′(x)=1−1(x+1)2=(x+1)2−1(x+1)2=x2+2x(x+1)2f'(x)=1-\dfrac1{(x+1)^2}=\dfrac{(x+1)^2-1}{(x+1)^2}=\dfrac{x^2+2x}{(x+1)^2}.

✅ f′(x)=x(x+2)(x+1)2f'(x)=\dfrac{x(x+2)}{(x+1)^2}

Sur ]−1 ;+∞[]-1\,;+\infty[, x+2>0x+2>0 et (x+1)2>0(x+1)^2>0 : f′f' est du signe de xx. De plus f(0)=0+1=1f(0)=0+1=1.

xx −1-1 00 +∞+\infty
f′(x)f'(x) −- 00 ++
f(x)f(x) ↘ 11 ↗

✅ ff est strictement décroissante sur ]−1 ;0]]-1\,;0] et strictement croissante sur [0 ;+∞[[0\,;+\infty[.

Question 2

f(0)=1f(0)=1 et f′(0)=0f'(0)=0 : la tangente est horizontale.

✅ y=1y=1

Question 3

f(x)−x=1x+1f(x)-x=\dfrac1{x+1}. Sur ]−1 ;+∞[]-1\,;+\infty[, x+1>0x+1>0, donc f(x)−x>0f(x)-x>0.

✅ La courbe est strictement au-dessus de la droite y=xy=x sur ]−1 ;+∞[]-1\,;+\infty[.

Question 4

f(x)=2  ⟺  x+1x+1=2  ⟺  x(x+1)+1=2(x+1)  ⟺  x2−x−1=0f(x)=2\iff x+\dfrac1{x+1}=2\iff x(x+1)+1=2(x+1)\iff x^2-x-1=0.

Le discriminant vaut 1+4=51+4=5, donc x=1−52≈−0,62x=\dfrac{1-\sqrt5}2\approx-0{,}62 ou x=1+52≈1,62x=\dfrac{1+\sqrt5}2\approx1{,}62.

Les deux valeurs sont supérieures à −1-1 : elles appartiennent à l'intervalle d'étude.

✅ S={1−52 ;1+52}S=\left\{\dfrac{1-\sqrt5}2\,;\dfrac{1+\sqrt5}2\right\}


Exercice 5 (★★★) : le signe d'un polynôme de degré 3

Soit f(x)=x3−6x2+9x−2f(x)=x^3-6x^2+9x-2 sur [0 ;5][0\,;5].

1. Dresser le tableau de variations de ff.

2. Vérifier que f(x)=(x−2)(x2−4x+1)f(x)=(x-2)(x^2-4x+1) et résoudre f(x)=0f(x)=0.

3. En déduire le signe de f(x)f(x) sur [0 ;5][0\,;5] et résoudre f(x)≥0f(x)\ge0.

✏️ Correction de l'exercice 5

Question 1

f′(x)=3x2−12x+9=3(x2−4x+3)=3(x−1)(x−3)f'(x)=3x^2-12x+9=3(x^2-4x+3)=3(x-1)(x-3) : négative entre 11 et 33, positive à l'extérieur.

f(0)=−2f(0)=-2, f(1)=1−6+9−2=2f(1)=1-6+9-2=2, f(3)=27−54+27−2=−2f(3)=27-54+27-2=-2, f(5)=125−150+45−2=18f(5)=125-150+45-2=18.

xx 00 11 33 55
f′(x)f'(x) ++ 00 −- 00 ++
f(x)f(x) −2-2 ↗ 22 ↘ −2-2 ↗ 1818

✅ ff est croissante sur [0 ;1][0\,;1], décroissante sur [1 ;3][1\,;3], croissante sur [3 ;5][3\,;5].

Question 2

(x−2)(x2−4x+1)=x3−4x2+x−2x2+8x−2=x3−6x2+9x−2=f(x)(x-2)(x^2-4x+1)=x^3-4x^2+x-2x^2+8x-2=x^3-6x^2+9x-2=f(x) ✓.

f(x)=0  ⟺  x=2f(x)=0\iff x=2 ou x2−4x+1=0x^2-4x+1=0. Le discriminant vaut 16−4=1216-4=12, donc x=4±232=2±3x=\dfrac{4\pm2\sqrt3}2=2\pm\sqrt3.

✅ S={2−3 ;2 ;2+3}S=\{2-\sqrt3\,;2\,;2+\sqrt3\}

Les trois valeurs sont dans [0 ;5][0\,;5] (2−3≈0,272-\sqrt3\approx0{,}27 et 2+3≈3,732+\sqrt3\approx3{,}73), ce qui est cohérent avec le tableau : sur chaque intervalle de monotonie, ff passe par 00 (de −2-2 à 22, de 22 à −2-2, puis de −2-2 à 1818).

Question 3

Le facteur x2−4x+1x^2-4x+1 a pour racines 2−32-\sqrt3 et 2+32+\sqrt3 et un coefficient a=1>0a=1>0 : il est positif à l'extérieur, négatif entre elles.

xx 00 2−32-\sqrt3 22 2+32+\sqrt3 55
x−2x-2 −- −- −- 00 ++ ++ ++
x2−4x+1x^2-4x+1 ++ 00 −- −- −- 00 ++
f(x)f(x) −- 00 ++ 00 −- 00 ++

✅ f(x)≥0  ⟺  x∈[2−3 ;2]∪[2+3 ;5]f(x)\ge0\iff x\in\left[2-\sqrt3\,;2\right]\cup\left[2+\sqrt3\,;5\right].


Exercice 6 (★★) : une inégalité

Soit g(x)=x3−3x+2g(x)=x^3-3x+2 sur [0 ;+∞[[0\,;+\infty[.

1. Calculer g′(x)g'(x), la factoriser et dresser le tableau de variations de gg.

2. En déduire que, pour tout x≥0x\ge0, x3≥3x−2x^3\ge3x-2. Quand y a-t-il égalité ?

✏️ Correction de l'exercice 6

Question 1

g′(x)=3x2−3=3(x−1)(x+1)g'(x)=3x^2-3=3(x-1)(x+1). Sur [0 ;+∞[[0\,;+\infty[, x+1>0x+1>0 : g′g' est du signe de x−1x-1. De plus g(1)=1−3+2=0g(1)=1-3+2=0.

xx 00 11 +∞+\infty
g′(x)g'(x) −- 00 ++
g(x)g(x) 22 ↘ 00 ↗

✅ gg est strictement décroissante sur [0 ;1][0\,;1] et strictement croissante sur [1 ;+∞[[1\,;+\infty[.

Question 2

Le minimum de gg sur [0 ;+∞[[0\,;+\infty[ est g(1)=0g(1)=0 : pour tout x≥0x\ge0, g(x)≥0g(x)\ge0, c'est-à-dire x3−3x+2≥0x^3-3x+2\ge0.

✅ Pour tout x≥0x\ge0, x3≥3x−2x^3\ge3x-2.

L'égalité n'a lieu que si g(x)=0g(x)=0, c'est-à-dire en x=1x=1 (seul point où le minimum est atteint).

Vérification : g(x)=(x−1)2(x+2)g(x)=(x-1)^2(x+2), qui est nul seulement en x=1x=1 sur [0 ;+∞[[0\,;+\infty[ ✓.


Exercice 7 (★★) : position relative et Newton

Soient f(x)=x2−x+1f(x)=x^2-x+1 et g(x)=2x−1g(x)=2x-1.

1. Étudier la position relative de Cf\mathcal{C}_f et de Cg\mathcal{C}_g.

2. Appliquer la méthode de Newton à h(x)=x2−5h(x)=x^2-5 avec x0=3x_0=3 : calculer x1x_1 et x2x_2.

3. Donner une valeur approchée de 5\sqrt5 au millième.

✏️ Correction de l'exercice 7

Question 1

f(x)−g(x)=x2−x+1−2x+1=x2−3x+2=(x−1)(x−2)f(x)-g(x)=x^2-x+1-2x+1=x^2-3x+2=(x-1)(x-2).

Ce trinôme est positif à l'extérieur des racines et négatif entre elles.

✅ Cf\mathcal{C}_f est au-dessus de Cg\mathcal{C}_g sur ]−∞ ; 1[∪]2 ; +∞[]-\infty\,;\,1[\cup]2\,;\,+\infty[, au-dessous sur ]1 ; 2[]1\,;\,2[, et les courbes se coupent en (1 ; 1)(1\,;\,1) et (2 ; 3)(2\,;\,3).

Question 2

h′(x)=2xh'(x)=2x donc xn+1=xn−xn2−52xnx_{n+1}=x_n-\dfrac{x_n^2-5}{2x_n}.

x1=3−9−56=3−23=73≈2,333x_1=3-\dfrac{9-5}{6}=3-\dfrac23=\dfrac73\approx2{,}333.

x2=73−499−5143=73−4/914/3=73−221=4721≈2,238x_2=\dfrac73-\dfrac{\frac{49}9-5}{\frac{14}3}=\dfrac73-\dfrac{4/9}{14/3}=\dfrac73-\dfrac{2}{21}=\dfrac{47}{21}\approx2{,}238.

✅ x1=73x_1=\dfrac73 et x2=4721x_2=\dfrac{47}{21}.

Question 3

x2=4721≈2,2381x_2=\dfrac{47}{21}\approx2{,}2381 n'est pas encore assez précis : l'écart avec 5≈2,23607\sqrt5\approx2{,}23607 vaut environ 0,0020{,}002.

Un terme de plus : x3=x2−x22−52x2=2207987≈2,236069x_3=x_2-\dfrac{x_2^2-5}{2x_2}=\dfrac{2207}{987}\approx2{,}236069.

Vérification : 2,2362=4,999696<5<5,00014321=2,236122{,}236^2=4{,}999696<5<5{,}00014321=2{,}2361^2, donc 2,236<5<2,23612{,}236<\sqrt5<2{,}2361.

✅ 5≈2,236\sqrt5\approx2{,}236.


Exercice 8 (★★★) : une fonction paire

Soit f(x)=x4−2x2f(x)=x^4-2x^2 sur [−3 ;3][-3\,;3].

1. Montrer que ff est paire. Que peut-on dire de Cf\mathcal{C}_f ?

2. Calculer f′(x)f'(x), la factoriser, et dresser le tableau de variations de ff sur [0 ;3][0\,;3].

3. En déduire le tableau de variations de ff sur [−3 ;3][-3\,;3] et les extremums de ff.

4. Montrer que f(x)+1=(x2−1)2f(x)+1=(x^2-1)^2 et étudier la position relative de Cf\mathcal{C}_f et de la droite d:y=−1d : y=-1.

5. Résoudre f(x)=0f(x)=0.

✏️ Correction de l'exercice 8

Question 1

L'intervalle [−3 ;3][-3\,;3] est symétrique par rapport à 00 et f(−x)=(−x)4−2(−x)2=x4−2x2=f(x)f(-x)=(-x)^4-2(-x)^2=x^4-2x^2=f(x).

✅ ff est paire : Cf\mathcal{C}_f est symétrique par rapport à l'axe des ordonnées.

Question 2

f′(x)=4x3−4x=4x(x2−1)=4x(x−1)(x+1)f'(x)=4x^3-4x=4x(x^2-1)=4x(x-1)(x+1). Sur ]0 ;3]]0\,;3], x>0x>0 et x+1>0x+1>0 : f′f' est du signe de x−1x-1. f(0)=0f(0)=0, f(1)=−1f(1)=-1, f(3)=81−18=63f(3)=81-18=63.

xx001133
f′(x)f'(x) −- 00 ++
ff 00 ↘ −1-1 ↗ 6363

✅ ff est décroissante sur [0 ;1][0\,;1] et croissante sur [1 ;3][1\,;3].

Question 3

ff étant paire, les variations sur [−3 ;0][-3\,;0] sont contraires : ff décroît sur [−3 ;−1][-3\,;-1] puis croît sur [−1 ;0][-1\,;0], avec f(−3)=63f(-3)=63 et f(−1)=−1f(-1)=-1.

xx−3-3−1-1001133
f′(x)f'(x) −- 00 ++ 00 −- 00 ++
ff 6363 ↘ −1-1 ↗ 00 ↘ −1-1 ↗ 6363

✅ Le minimum de ff est −1-1 (en x=−1x=-1 et en x=1x=1) et son maximum est 6363 (en x=−3x=-3 et en x=3x=3) ; f(0)=0f(0)=0 est un maximum local.

Question 4

(x2−1)2=x4−2x2+1=f(x)+1(x^2-1)^2=x^4-2x^2+1=f(x)+1. Un carré est positif ou nul : f(x)+1≥0f(x)+1\ge0, nul seulement pour x=±1x=\pm1.

✅ Cf\mathcal{C}_f est au-dessus de dd sur [−3 ;3][-3\,;3] et touche dd aux points (−1 ;−1)(-1\,;-1) et (1 ;−1)(1\,;-1), où dd est la tangente (minimum, f′=0f'=0).

Question 5

f(x)=x2(x2−2)=0  ⟺  x=0f(x)=x^2(x^2-2)=0\iff x=0 ou x2=2x^2=2.

✅ S={−2 ;0 ;2}S=\{-\sqrt2\,;0\,;\sqrt2\}.


Exercice 9 (★★★) : la méthode de Newton avec Python

1. Soit f(x)=x2−3f(x)=x^2-3 sur ]0 ;+∞[]0\,;+\infty[. Montrer que la tangente à Cf\mathcal{C}_f au point d'abscisse a>0a>0 coupe l'axe des abscisses au point d'abscisse a2+32a\dfrac{a^2+3}{2a}.

2. On pose x0=2x_0=2 et xn+1=xn2+32xnx_{n+1}=\dfrac{x_n^2+3}{2x_n}. Calculer x1x_1 et x2x_2 (fractions, puis valeurs approchées).

3. Écrire une fonction Python newton(f, df, x0, n) qui renvoie la liste [x0,x1,…,xn][x_0,x_1,\dots,x_n], puis une fonction newton_seuil(f, df, x0, eps) qui s'arrête dès que ∣f(x)∣≤ε|f(x)|\le\varepsilon et renvoie xx et le nombre d'étapes.

4. Pour g(x)=x3−2x+2g(x)=x^3-2x+2 et x0=0x_0=0, calculer x1x_1, x2x_2, x3x_3. Commenter.

✏️ Correction de l'exercice 9

Question 1

La tangente en aa a pour équation y=f(a)+f′(a)(x−a)=a2−3+2a(x−a)y=f(a)+f'(a)(x-a)=a^2-3+2a(x-a). Elle coupe l'axe des abscisses si a2−3+2a(x−a)=0a^2-3+2a(x-a)=0, soit x=a−a2−32ax=a-\dfrac{a^2-3}{2a}.

✅ x=2a2−a2+32a=a2+32ax=\dfrac{2a^2-a^2+3}{2a}=\dfrac{a^2+3}{2a}.

Question 2

x1=4+34=74=1,75x_1=\dfrac{4+3}{4}=\dfrac74=1{,}75 et x2=4916+372=9756≈1,73214x_2=\dfrac{\frac{49}{16}+3}{\frac72}=\dfrac{97}{56}\approx1{,}73214.

✅ x1=74x_1=\dfrac74 et x2=9756x_2=\dfrac{97}{56} ; on a 3≈1,73205\sqrt3\approx1{,}73205.

Question 3

def newton(f, df, x0, n):
    termes = [x0]
    for _ in range(n):
        x = termes[-1]
        termes.append(x - f(x) / df(x))
    return termes

def newton_seuil(f, df, x0, eps):
    x = x0
    etapes = 0
    while abs(f(x)) > eps:
        x = x - f(x) / df(x)
        etapes = etapes + 1
    return x, etapes

f = lambda x: x**2 - 3
df = lambda x: 2 * x
print(newton(f, df, 2, 4))
print(newton_seuil(f, df, 2, 1e-10))

Le premier appel affiche [2, 1.75, 1.7321428571428572, 1.7320508100147276, 1.7320508075688772], le second (1.7320508075688772, 4) : quatre étapes suffisent.

✅ Les termes se stabilisent sur 3≈1,7320508\sqrt3\approx1{,}7320508 : cas favorable.

Question 4

g′(x)=3x2−2g'(x)=3x^2-2. x1=0−g(0)g′(0)=0−2−2=1x_1=0-\dfrac{g(0)}{g'(0)}=0-\dfrac{2}{-2}=1, puis x2=1−g(1)g′(1)=1−11=0x_2=1-\dfrac{g(1)}{g'(1)}=1-\dfrac11=0, puis x3=1x_3=1.

✅ Les termes valent 0,1,0,1,…0,1,0,1,\dots : la méthode ne converge pas. Ce n'est pas un cas favorable : x0=0x_0=0 est loin de la solution de g(x)=0g(x)=0 (environ −1,77-1{,}77).


🎯 Ce qui peut tomber en contrôle

  • Une étude complète avec tableau, tangente et lecture du tableau (exercices 1 et 4).
  • La position d'une courbe par rapport à une droite ou à une autre courbe, par le signe d'une différence factorisée (exercices 2, 4 et 7).
  • Des paramètres déterminés par une condition sur un extremum (exercice 3).
  • Le signe d'un polynôme de degré 33 (exercice 5) et une inégalité par les variations (exercice 6).
  • Une fonction paire : étude sur [0 ;+∞[[0\,;+\infty[ puis symétrie (exercice 8).
  • La méthode de Newton, à la main et avec Python (exercices 7 et 9).

QCM : vérifie tes acquis

5 questions, une seule bonne réponse chacune. Choisis une réponse : la correction s'affiche tout de suite. Ton score est enregistré dans Mon espace.

Question 1 sur 5

f(x)=x3−3x2+4f(x)=x^3-3x^2+4 sur [−1 ;4][-1\,;4] a pour tableau 0↗4↘0↗200\nearrow4\searrow0\nearrow20. Le maximum de ff sur [−1 ;4][-1\,;4] est :

Question 2 sur 5

Pour démontrer que f(x)≥2f(x)\ge2 pour tout x>0x>0, on peut :

Question 3 sur 5

Si f(x)−g(x)<0f(x)-g(x)<0 pour tout xx de II, alors sur II :

Question 4 sur 5

Pour f(x)=x+1x+1f(x)=x+\dfrac1{x+1} sur ]−1 ;+∞[]-1\,;+\infty[, la tangente en 00 a pour équation :

Question 5 sur 5

Soit ff une fonction impaire définie sur R\R avec f(2)=3f(2)=3. Alors f(−2)f(-2) vaut :

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