Terminale Spé Maths / Chapitre 4 : Dérivation et convexité / Annales du bac
Bac 2024, Métropole : exercice 4
Pour chacune des affirmations suivantes, indiquer si elle est vraie ou fausse. Chaque réponse doit être justifiée. Une réponse non justifiée ne rapporte aucun point.
On considère ci-dessous le tableau de variations d'une fonction définie sur .
{

}
Affirmation 1 :
La droite d'équation est asymptote horizontale à la courbe de la fonction .
Affirmation 2:
.
On considère la fonction définie sur par .
Affirmation 3 :
Le point A est l'unique point d'inflexion de la courbe de la fonction .
Affirmation 4 :
Pour tout nombre réel appartenant à , on a .
Affirmation 5 :
L'équation admet exactement deux solutions sur l'intervalle .
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Affirmation 1. Fausse.
D'après le tableau de variations, est strictement décroissante sur à partir de la valeur : on lit .
Sur , est strictement décroissante de vers : on lit .
Donc la courbe admet deux asymptotes horizontales : la droite d'équation au voisinage de et la droite d'équation au voisinage de .
Aucune limite de en n'est égale à .
Donc la droite d'équation n'est pas asymptote horizontale à : l'affirmation 1 est fausse.
Affirmation 2. Fausse.
On a , donc : on est en présence du quotient d'une constante non nulle par une quantité de limite nulle, il faut déterminer le signe de .
Sur , la fonction est strictement décroissante et sa limite en est . Donc pour tout , , c'est-à-dire .
Ainsi par valeurs strictement négatives, notée .
Par quotient, .
Donc la limite n'est pas : l'affirmation 2 est fausse.
Affirmation 3. Vraie.
La fonction définie par est deux fois dérivable sur (produit et composée de fonctions dérivables).
On dérive avec la formule où et , de dérivées et :
On dérive à nouveau avec (de dérivée ) et :
Pour tout réel , , donc est du signe de :
pour , donc est concave sur
pour , donc est convexe sur .
La dérivée seconde s'annule en changeant de signe en et uniquement en : la courbe admet un unique point d'inflexion, d'abscisse .
Son ordonnée est .
Donc le point A est l'unique point d'inflexion de : l'affirmation 3 est vraie.
Affirmation 4. Vraie.
Pour tout réel , on étudie le signe de
On distingue les cas suivants pour .
Si : et la fonction exponentielle est strictement croissante, donc , soit . Le produit est celui d'un nombre négatif et d'un nombre positif : .
Si : .
Si : , donc , soit . Le produit de deux nombres, l'un positif et l'autre négatif, est négatif : .
Dans chaque cas .
Donc pour tout , : l'affirmation 4 est vraie (elle l'est même sur tout entier).
Affirmation 5. Fausse.
On pose sur : l'équation équivaut à .
La fonction est dérivable sur , et avec (, ) :
On a .
Sur . On a et , donc et : l'équation n'a pas de solution sur .
Sur . Comme , on a sur cet intervalle : est continue et strictement croissante sur .
De plus et (produit de deux fonctions de limite , puis somme avec ).
Donc : d'après le théorème des valeurs intermédiaires (corollaire pour une fonction continue strictement monotone), l'équation admet une unique solution sur , qui vaut environ .
Donc l'équation admet exactement une solution sur et non deux : l'affirmation 5 est fausse.
Points clés attendus
Lire dans le tableau de variations les limites en pour décider de l'asymptote horizontale.
Pour l'affirmation 2, déterminer le signe de avant de conclure sur la limite (quotient par ).
Calculer et étudier son signe : un point d'inflexion exige un changement de signe de .
Pour l'affirmation 4, étudier le signe de en distinguant les cas , et .
Pour l'affirmation 5, citer le théorème des valeurs intermédiaires (continuité, stricte monotonie, signes aux bornes) et traiter à part l'intervalle où est négative.
Corrigé rédigé par + qu'un prof. Cherche d'abord seul, puis compare avec ta propre rédaction.
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Chronomètre-toi, rédige sur papier comme le jour du bac, puis seulement après regarde le cours. Si tu bloques sur une question, écris « on admet que… » et passe à la suivante.
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Revoir le cours
- Chapitre 4 : Dérivation et convexité : le cours · exercices type bac corrigés
- Chapitre 2 : Limites de fonctions : le cours · exercices type bac corrigés
Source : sujet officiel de l'épreuve de spécialité mathématiques du baccalauréat, session 2024 (Métropole, 19 juin 2024 (jour 1), sujet de secours), ministère de l'Éducation nationale. Énoncé mis en forme pour le web à partir du tapuscrit de l'APMEP (Denis Vergès et François Hache) ; figures issues des fichiers de l'APMEP. En cas de doute sur un détail, le sujet officiel fait foi.
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