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La fonction exponentielle

🟠 Difficile

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  1. 1

    Soit ff définie sur R\mathbb{R} par f(x)=exex+1f(x) = \dfrac{e^{x}}{e^{x} + 1}.
    a) Montre que f(x)=1−1ex+1f(x) = 1 - \dfrac{1}{e^{x} + 1}.
    b) Déduis-en le sens de variation de ff sur R\mathbb{R}, sans calculer sa dérivée.

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    a) Je pars du membre de droite et je mets au même dénominateur.
    1−1ex+1=ex+1ex+1−1ex+1=ex+1−1ex+1=exex+1=f(x)1 - \frac{1}{e^{x} + 1} = \frac{e^{x} + 1}{e^{x} + 1} - \frac{1}{e^{x} + 1} = \frac{e^{x} + 1 - 1}{e^{x} + 1} = \frac{e^{x}}{e^{x} + 1} = f(x).

    b) exe^{x} est croissante, donc ex+1e^{x} + 1 aussi, et elle est toujours strictement positive.
    L'inverse d'une fonction croissante et positive est décroissante : 1ex+1\frac{1}{e^{x} + 1} est décroissante.
    En la retranchant à 1, on retourne le sens : ff est croissante sur R\mathbb{R}.

  2. 2

    Soit ff définie sur R\mathbb{R} par f(x)=xe−xf(x) = xe^{-x}.
    a) Calcule f′(x)f'(x) et factorise-la.
    b) Détermine l'équation de la tangente à la courbe de ff au point d'abscisse 0.

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    a) Produit uvuv avec u=xu = x et v=e−xv = e^{-x}, donc u′=1u' = 1 et v′=−e−xv' = -e^{-x}.
    f′(x)=e−x+x×(−e−x)=e−x(1−x)f'(x) = e^{-x} + x \times (-e^{-x}) = e^{-x}(1 - x).

    b) L'équation de la tangente en aa est y=f′(a)(x−a)+f(a)y = f'(a)(x - a) + f(a).
    Ici a=0a = 0 : f(0)=0×e0=0f(0) = 0 \times e^{0} = 0 et f′(0)=e0(1−0)=1f'(0) = e^{0}(1 - 0) = 1.
    Donc y=1×(x−0)+0y = 1 \times (x - 0) + 0, c'est-à-dire y=xy = x.
    La tangente à l'origine est la première bissectrice.

    8 corrigés détaillés pas à pas restent à débloquer

    Chacun reprend l'énoncé, montre le calcul étape par étape et dit où se trouve le piège.

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  3. 3

    Soit ff définie sur R\mathbb{R} par f(x)=2ex−x2f(x) = 2e^{x} - x^{2}.
    a) Calcule f′(x)f'(x) puis f′′(x)f''(x).
    b) Étudie le signe de f′′(x)f''(x). La courbe de ff est-elle convexe sur R\mathbb{R} tout entier ?

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  4. 4

    Soit ff définie sur R\mathbb{R} par f(x)=ex−xf(x) = e^{x} - x.
    a) Calcule f′(x)f'(x) et résous f′(x)=0f'(x) = 0.
    b) Déduis-en le minimum de ff, en valeur exacte.

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  5. 5

    Soit ff définie sur R\mathbb{R} par f(x)=(2x+3)e−xf(x) = (2x + 3)e^{-x}.
    a) Calcule f′(x)f'(x) et factorise le résultat.
    b) Étudie le signe de f′f' et donne le maximum de ff.

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  6. 6

    Résous dans R\mathbb{R} l'équation e2x=ex+6e^{2x} = e^{x + 6}.
    a) Donne la solution.
    b) Résous ensuite l'inéquation e2x≤ex+6e^{2x} \le e^{x + 6}.

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  7. 7

    On pose A=e5×e−3e−1A = \dfrac{e^{5} \times e^{-3}}{e^{-1}} et B=(e2)3×e−4B = \left(e^{2}\right)^{3} \times e^{-4}.
    a) Écris A et B sous la forme d'une seule puissance de e.
    b) Résous l'équation e2x−1=Ae^{2x - 1} = A.

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  8. 8

    Soit ff définie sur R\mathbb{R} par f(x)=(x−2)exf(x) = (x - 2)e^{x}.
    a) Calcule f′(x)f'(x) et factorise le résultat.
    b) Étudie le signe de f′(x)f'(x) et dresse le tableau de variations de ff.

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  9. 9

    Résous dans R\mathbb{R} :
    a) e3x=ex+4e^{3x} = e^{x + 4} ;
    b) e2x+ex−2=0e^{2x} + e^{x} - 2 = 0 (on posera X=exX = e^{x}).

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  10. 10

    Le nombre de bactéries d'une culture est modélisé par N(t)=500e0,3tN(t) = 500e^{0{,}3t}, où tt est le temps en heures.
    a) Combien y a-t-il de bactéries au départ, et au bout de 5 heures ?
    b) Montre, par le calcul, que la population a doublé entre la 2ᵉ et la 3ᵉ heure.

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