تمارين - 2BACSEF

التانية باكالوريا العلوم التجريبية – خيار فرنسي


درس : Dérivabilité et étude de fonctions

Si uu et vv deux fonctions dérivables respectivement sur les intervalles II et JJ tel que : v(J)Iv(J) \subset I alors : la fonction uvu\circ v est dérivable sur II et xI : uv(x)=v(x)×u(v(x))\forall x\in I~:~u\circ v'(x)=v'(x)\times u'(v(x))

Exercice 4

Déterminer la fonction dérivée :

  • ff la fonction définie sur R\R par : f(x)=sin(x2+x+1)f(x)=sin(x^2+x+1)
  • gg la fonction définie sur R\R par : g(x)=x2+1g(x)=\sqrt{x^2+1}
  • hh la fonction définie sur R\R par : h(x)=(cos(x)+1)3h(x)=(cos(x)+1)^3

Correction

  • f(x)=sin(x2+x+1)f(x)=sin(x^2+x+1)

    La fonction ff est dérivable sur R\R comme composé de deux fonctions dérivables sur R\R (u:xsin(x)u:x\mapsto sin(x) et v:xx2+x+1v:x \mapsto x^2+x+1)

    f(x)=uv(x)f(x)=u\circ v(x)
    (xR) ; {u(x)=cos(x)v(x)=2x+1(\forall x\in\R) ~;~\left\{ \begin{matrix} u'(x)=cos(x) \\ v'(x)=2x+1 \end{matrix} \right.
    (xR) ; f(x)=uv(x)=v(x)×u(v(x))=(2x+1)cos(x2+x+1)\begin{align*} (\forall x\in\R) ~;~ f'(x)&=u\circ v'(x) \\ &=v'(x)\times u'(v(x)) \\ &=(2x+1)cos(x^2+x+1) \end{align*}
  • g(x)=x2+1g(x)=\sqrt{x^2+1}

    La fonction gg est dérivable sur R\R comme composé de deux fonctions dérivables sur R\R

    (u:xxu:x\mapsto \sqrt{x} et v:xx2+1v: x\mapsto x^2+1)

    g(x)=uv(x)g(x)=u\circ v(x)
    (xR) ; {u(x)=12xv(x)=2x(\forall x\in\R) ~;~\left\{ \begin{matrix} u'(x)=\frac{1}{2\sqrt{x}} \\ v'(x)=2x \end{matrix} \right.
    (xR) ; g(x)=uv(x)=v(x)×u(v(x))=(2x)×12x2+1=xx2+1\begin{align*} (\forall x\in\R) ~;~ g'(x)&=u\circ v'(x) \\ &=v'(x)\times u'(v(x)) \\ &=(2x)\times \frac{1}{2\sqrt{x^2+1}} \\ &= \frac{x}{\sqrt{x^2+1}} \end{align*}

    on peut utiliser la propriété : (g)=g2g(\sqrt{g})'=\dfrac{g'}{2\sqrt{g}}

    g(x)=(x2+1)2x2+1=xx2+1g'(x)=\frac{(x^2+1)'}{2\sqrt{x^2+1}}=\frac{x}{\sqrt{x^2+1}}
  • h(x)=(cos(x)+1)3h(x)=(cos(x)+1)^3

    La fonction hh est dérivable sur R\R comme composé de deux fonctions dérivables

    u:xx3   et   v:xcosx+1u:x\mapsto x^3~~ \text{ et }~~ v:x\mapsto \cos x+1
    h(x)=uv(x)h(x)=u\circ v(x)
    h(x)=v(x)×u(v(x))h'(x)=v'(x)\times u'(v(x))
    u(x)=3x2   et   v(x)=sinxu'(x)=3x^2 ~~ \text{ et }~~ v'(x)=-\sin x
    u(v(x))=3(cosx+1)2u'(v(x))=3(\cos x+1)^2
    h(x)=v(x)×u(v(x))=3sinx(cosx+1)2\begin{align*} h'(x) &=v'(x)\times u'(v(x)) \\ &=-3\sin x (\cos x+1)^2 \end{align*}

    On peut utilier la propriété : Si ff est dérivable sur un intervalle II et soit nNn\in\N alors (fn)=nffn1(f^n)'=nf'f^{n-1}

    pour h:x(cosx+1)3h:x\mapsto (\cos x+1)^3 on a :

    h(x)=3(cosx+1).(cosx+1)31=3sinx(cosx+1)2\begin{align*} h'(x)&=3(\cos x+1)'.(\cos x+1)^{3-1}\\ &=-3\sin x (\cos x+1)^2 \end{align*}