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Modéliser avec une fonction

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  1. 1

    Soit ff définie sur R\mathbb{R} par f(x)=(3x2)exf(x) = (3x - 2)e^{x}.
    a) Calcule f(x)f'(x) et étudie son signe.
    b) Donne les variations de ff et son extremum.

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    a) Formule du produit avec u=3x2u = 3x - 2 et v=exv = e^{x}.
    f(x)=3ex+(3x2)ex=(3x+1)exf'(x) = 3e^{x} + (3x - 2)e^{x} = (3x + 1)e^{x}.
    L'exponentielle étant positive, le signe est celui de 3x+13x + 1.
    ff' est négative pour x<13x < -\frac{1}{3}, positive après.

    b) ff décroît sur ];13]\left]-\infty \,;\, -\frac{1}{3}\right] puis croît.
    L'extremum est un minimum, atteint en x=13x = -\frac{1}{3}.
    f(13)=3e1/32,15f\left(-\frac{1}{3}\right) = -3e^{-1/3} \approx -2{,}15.

  2. 2

    Soit ff définie sur R\mathbb{R} par f(x)=x33x224x+10f(x) = x^{3} - 3x^{2} - 24x + 10.
    a) Calcule f(x)f'(x) et détermine ses racines.
    b) Dresse le tableau de variations complet, extremums compris.

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    a) f(x)=3x26x24=3(x22x8)f'(x) = 3x^{2} - 6x - 24 = 3(x^{2} - 2x - 8).
    Δ=4+32=36\Delta = 4 + 32 = 36, d'où les racines x=2x = -2 et x=4x = 4.

    b) Le coefficient dominant de ff' est positif : ff' est positive à l'extérieur de [2;4][-2 \,;\, 4].
    ff croît sur ];2]]-\infty \,;\, -2], décroît sur [2;4][-2 \,;\, 4], puis croît.
    Maximum local : f(2)=812+48+10=38f(-2) = -8 - 12 + 48 + 10 = 38.
    Minimum local : f(4)=644896+10=70f(4) = 64 - 48 - 96 + 10 = -70.

  3. 3

    Soit ff définie sur ]0;+[]0 \,;\, +\infty[ par f(x)=x+16xf(x) = x + \frac{16}{x}.
    a) Calcule f(x)f'(x) et étudie son signe.
    b) Donne le minimum de ff et l'abscisse où il est atteint.

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  4. 4

    Soit ff définie sur R\mathbb{R} par f(x)=x36x2+4xf(x) = x^{3} - 6x^{2} + 4x.
    a) Calcule f(x)f''(x) et étudie la convexité de ff.
    b) Détermine les coordonnées du point d'inflexion.

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  5. 5

    On clôture un enclos rectangulaire adossé à un mur, avec 80 m de grillage pour les trois autres côtés. On note xx la largeur (les deux côtés perpendiculaires au mur).
    a) Exprime l'aire A(x)A(x) et précise l'intervalle d'étude.
    b) Détermine xx pour que l'aire soit maximale.

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  6. 6

    Soit ff définie sur R\mathbb{R} par f(x)=(x23)exf(x) = (x^{2} - 3)e^{-x}.
    a) Calcule f(x)f'(x).
    b) Étudie le signe de ff' et donne les variations de ff.

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  7. 7

    Une boîte sans couvercle a une base carrée de côté xx et un volume de 500cm3500\,\text{cm}^{3}. Son aire est A(x)=x2+2000xA(x) = x^{2} + \frac{2\,000}{x}.
    a) Calcule A(x)A'(x) et étudie son signe.
    b) Détermine les dimensions qui minimisent l'aire.

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  8. 8

    Soit ff définie sur ]0;+[]0 \,;\, +\infty[ par f(x)=lnxx2f(x) = \frac{\ln x}{x^{2}}.
    a) Calcule f(x)f'(x).
    b) Détermine le maximum de ff.

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  9. 9

    Le bénéfice d'une entreprise, en milliers d'euros, est B(x)=x3+12x236x+10B(x) = -x^{3} + 12x^{2} - 36x + 10 pour x[0;8]x \in [0 \,;\, 8] (en centaines d'objets).
    a) Calcule B(x)B'(x) et détermine ses racines.
    b) Pour quelle production le bénéfice est-il maximal sur [0;8][0 \,;\, 8] ?

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  10. 10

    Soit ff définie sur R\mathbb{R} par f(x)=ex2/2f(x) = e^{-x^{2}/2}.
    a) Calcule f(x)f'(x) et donne les variations de ff.
    b) Calcule f(x)f''(x) et détermine les points d'inflexion.

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