تمارين - 1BACSEF

الأولى باكالوريا العلوم التجريبية – خيار فرنسي


درس : Généralités sur les fonctions

Exercice 10

Partie 1 : Soit hh une fonction numérique définie par h(x)=x+42x+2h(x)=x+4-2\sqrt{x+2}

  1. Déterminer DhD_h le domaine de définition de hh
  2. Montrer 11 est une valeur minimale de la fonction hh sur DhD_h.

Partie 2 : Soient ff et gg deux fonctions numériques telle que :

f(x)=x²2x+2 et g(x)=x+2f(x)=x²-2x+2 \ et \ g(x)=\sqrt{x+2}
  1. Déterminer DfD_f et DgD_g
  2. Déterminer la nature de (Cf)(C_f) en précisant ses éléments caractéristiques.
  3. Etudier les variations de la fonction sur ];1]]-\infty;1] et sur [1;+[[1;+\infty[ ; puis dresser le tableau de variations de la fonction ff sur DfD_f
  4. Dresser le tableau de variations de la fonction gg.
  5. Construire (Cf)(C_f) et (Cg)(C_g) dans un repère orthonormé (O,i,j)(O,\vec{i}, \vec{j})
  6. Déterminer graphiquement g([1;0])g([-1;0]) et g([1;+[)g([1;+\infty[).

Partie 3 :

  1. Vérifier que xDh : h(x)=(fog)(x)\forall x\in{D}_h \ : \ h(x)=(fog)(x).
  2. Etudier la monotonie de hh sur les intervalles [2;1][-2;-1] et [1;+[[-1;+\infty[ puis dresser le tableau de variations de la fonction hh sur DhD_h.

Partie 1

  1. Déterminer DhD_h , le domaine de définition de hh

Pour que hh soit définie, l’expression sous la racine carrée doit être non négative :

x+20x + 2 \geq 0

Cela implique :

x2x \geq -2

Donc, le domaine de définition de hh est :

Dh=[2,+[D_h = [-2, +\infty[
  1. soit xDhx\in D_h

on remarque que : h(1)=1h(-1)=1

h(x)h(1)=x+42x+21=x+32x+2=x+222x+2+12=(x+21)2 0\begin{align*} h(x)-h(-1) &= x+4-2\sqrt{x+2}-1 \\ &=x+3-2\sqrt{x+2} \\ &=\sqrt{x+2}^2-2\sqrt{x+2}+1^2 \\ &=(\sqrt{x+2}-1)^2 ~\ge0 \end{align*}

Donc :

xDh : h(x)h(1)\forall x\in D_h~:~h(x)\ge h(-1)

Alors h(1)=1h(-1)=1 est une valeur minimale de hh sur DhD_h

Partie 2

  1. Déterminer DfD_f et DgD_g

Pour f(x)=x22x+2f(x) = x^2 - 2x + 2 , le domaine est :

Df=RD_f = \mathbb{R}

Pour g(x)=x+2g(x) = \sqrt{x + 2} , le domaine est :

Dg=[2,+[D_g = [-2, +\infty[
  1. La nature de (Cf)(C_f) et ses éléments caractéristiques

La forme canonique de f(x)f(x) est :

f(x)=(x1)2+1f(x) = (x - 1)^2 + 1

(Cf)(C_f) est la parabole de sommet S(1, 1) et d’axe de symétrie x=1x=1

  1. puisque le coefficient de x2x^2 est positive alors :
  • ff est décroissante sur ];1]]-\infty; 1]
  • ff est croissante sur [1;+[[1; +\infty[

Tableau de variations de ff :

xf(x)−1+111
  1. Dresser le tableau de variations de la fonction gg

Pour g(x)=x+2g(x) = \sqrt{x + 2} :

Tableau de variations de gg :

xf(x)2+10
  1. Construire (Cf)(C_f) et (Cg)(C_g) dans un repère orthonormé (O,i,j)(O, \vec{i}, \vec{j})
  • (Cf)(C_f) : Parabole, sommet en (1,1)(1, 1) , axe de symétrie x=1x = 1 .
  • (Cg)(C_g) : Demi-parabole, débutant en (2,0)(-2, 0) , croissante.
O~j~i(Cg)(Cf)
  1. Déterminer graphiquement g([1;0])g([-1; 0]) et g([1;+[)g([1; +\infty[)
  • g([1;0])g([-1; 0]) :
g(1)=1g(-1) = 1
g(0)=2g(0) = \sqrt{2}

Donc, g([1;0])=[1,2]g([-1; 0]) = [1, \sqrt{2}] .

  • g([1;+[)g([1; +\infty[) :
g(1)=3g(1) = \sqrt{3}

Et pour x>1x > 1 , g(x)g(x) croît indéfiniment.

Donc :

g([1;+[)=[3,+[g([1; +\infty[) = [\sqrt{3}, +\infty[

Partie 3

  1. Vérifier que xDh: h(x)=(fg)(x)\forall x \in \mathbb{D}_h : \ h(x) = (f \circ g)(x)

Calculons (fg)(x)(f \circ g)(x) :

(fg)(x)=f(g(x))=f(x+2)=(x+2)22x+2+2=x+22x+2+2=x+42x+2=h(x)\begin{align*} (f \circ g)(x) &= f(g(x)) = f(\sqrt{x + 2}) \\ &= (\sqrt{x + 2})^2 - 2\sqrt{x + 2} + 2 \\ &= x + 2 - 2\sqrt{x + 2} + 2 \\ &= x + 4 - 2\sqrt{x + 2} \\ &= h(x) \end{align*}

Donc :

h(x)=(fg)(x)h(x) = (f \circ g)(x)
  1. Étudier la monotonie de ff et gg sur les intervalles [2;1][-2; -1] et [1;+[[-1; +\infty[

on a gg est croissante sur [2;+[[-2;+\infty[

g(x)1    x1g(x) \le 1 \iff x\le -1
  • Sur [2;1][-2; -1]
    • ff est décroissante
    • gg est croissante

Donc h=fgh=f \circ g est décroissante sur [2;1][-2; -1]

  • Sur [1;+][-1; +\infty]
    • ff est croissante sur [g(1);+[[g(-1);+\infty[
    • gg est croissante

Donc h=fgh=f \circ g est croissante sur [1;+[[-1; +\infty[

Tableau de variations de hh :

xh(x)2+111