Bac ES Pondichéry 2011 - Etude de fonctions

Exercice 2

Commun à tous les candidats
La courbe (C_f) tracée ci-dessous est la représentation graphique d'une fonction f définie et dérivable sur RR.
On note f' la fonction dérivée de f.

  • La tangente T à la courbe (C_f) au point A(0 ; 3) passe par le point B(1 ; 5).
  • La droite D d'équation y = 1 est asymptote horizontale à la courbe (C_f) au voisinage de +oo.
Bac ES Pondichéry 2011 - Fonction
1.En utilisant les données et le graphique, préciser :

a.La valeur du réel f(0) et la valeur du réel f'(0).
b.La limite de la fonction f en +oo.
2.Déterminer une équation de la tangente T à la courbe (C_f) au point A.
3.Préciser un encadrement par deux entiers consécutifs de l'aire, en unités d'aire, de la partie du plan située entre la courbe (C_f), l'axe des abscisses, l'axe des ordonnées et la droite d'équation x = 1.
4.On admet que la fonction f est définie, pour tout nombre réel x, par une expression de la forme f(x) = 1 + (ax + b)/(`e`^x), où a et b sont des nombres réels.

a.Déterminer l'expression de f'(x) en fonction de a, de b et de x.
b.À l'aide des résultats de la question 1.a., démontrer que l'on a, pour tout réel x :
f(x) = 1 + (4x+2)/(`e`^x).
5.Soit F la fonction définie et dérivable sur RR par F(x) = x + (- 4x -6)/(`e`^x). On admet que F est une primitive de f sur RR.
Déterminer la valeur exacte puis une valeur approchée à 10^(-2) près de l'aire, en unités d'aire, de la partie du plan située entre la courbe (C_f), l'axe des abscisses, l'axe des ordonnées et la droite d'équation x = 1. Ce résultat est-il cohérent avec l'encadrement obtenu à la question 3?
1.
a. Par lecture graphique :
f(0)=3
f'(0) est le cœfficient directeur de la tangente au point A donc :
f'(0)=(y_B-y_A)/(x_B-x_A)=2
b. lim(x->+oo)f(x)=1
car la droite d'équation y=1 est asymptote horizontale à la courbe C_f au voisinage de +oo.
2. L'équation de T est :
y=f'(0)x+f(0)
y=2x+3
3. L'aire recherchée est celle qui est colorée sur la figure ci-dessous :

Bac ES Pondichéry 2011 - Fonction Aire

Par lecture graphique :
3<A<4.

4. f'(x)=(ae^x-(ax+b)e^x)/(e^(2x))=((a-ax-b)e^x)/(e^(2x))=(-ax+a-b)/(e^x)
On sait que f(0)=3 et f'(0)=2. Donc :
syst(1+b=3;a-b=2)
C'est-à-dire b=2 et a=4.
5. L'aire demandée vaut :
A=int_0^1f(x)dx=[x+(-4x-6)/(e^x)]_0^1=1-10/e-(-6)=7-10/e~=3,32
Ce résultat est cohérent avec le résultat trouvé à la question 3.

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