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COURS & EXERCICES DE MATHÉMATIQUES

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[Bac] Lecture graphique - Fonction logarithme

(D'après Bac ES Métropole 2009)

Soit ff une fonction définie et dérivable sur l'intervalle [2;5]\left[ - 2 ; 5\right], décroissante sur chacun des intervalles [2;0]\left[ - 2 ; 0\right] et [2;5]\left[2 ; 5\right] et croissante sur l'intervalle [0;2]\left[0 ; 2\right].

On note ff^{\prime} sa fonction dérivée sur l'intervalle [2;5]\left[ - 2 ; 5\right].

La courbe (Γ)\left(\Gamma \right) représentative de la fonction ff est tracée ci-dessous dans le plan muni d'un repère orthogonal. Elle passe par les points A(2;9),B(0;4),C(1;4,5),D(2;5)A\left( - 2; 9\right), B\left(0; 4\right), C\left(1;4,5\right), D\left(2;5\right) et E(4;0)E\left(4; 0\right).

En chacun des points BB et DD. la tangente à la courbe (Γ)\left(\Gamma \right) est parallèle à l'axe des abscisses.

On note FF le point de coordonnées (3;6)\left(3; 6\right).

La droite (CF)\left(CF\right) est la tangente à la courbe (Γ)\left(\Gamma \right) au point CC.

Lecture graphique

  1. À l'aide des informations précédentes et du graphique ci-dessus, préciser sans justifier :

    1. les valeurs de f(0)f\left(0\right), f(1)f^{\prime}\left(1\right) et f(2)f^{\prime}\left(2\right).

    2. le signe de f(x)f^{\prime}\left(x\right) suivant les valeurs du nombre réel xx de l'intervalle [2;5]\left[ - 2; 5\right].

    3. le signe de f(x)f\left(x\right) suivant les valeurs du nombre réel xx de l'intervalle [2;5]\left[ - 2; 5\right].

  2. On considère la fonction gg définie par g(x)=ln(f(x))g\left(x\right)=\ln \left(f\left(x\right)\right)ln\ln désigne la fonction logarithme népérien.

    1. Expliquer pourquoi la fonction gg est définie sur l'intervalle [2;4[\left[ - 2; 4\right[.

    2. Calculer g(2),g(0)g\left( - 2\right), g\left(0\right) et g(2)g\left(2\right).

    3. Préciser, en le justifiant, le sens de variations de la fonction gg sur l'intervalle [2;4[\left[ - 2; 4\right[.

Corrigé

    1. f(0)=4f\left(0\right)=4

      f(1)=34f^{\prime}\left(1\right)=\frac{3}{4}

      f(2)=0f^{\prime}\left(2\right)=0

    2. Exercice

    3. Exercice

    1. gg est définie si et seulement si f(x)>0f\left(x\right) > 0 donc si et seulement si x[2;4[x\in \left[ - 2; 4\right[

    2. g(2)=ln(f(2))=ln9=2ln3g\left( - 2\right)=\ln\left(f\left( - 2\right)\right)=\ln9=2\ln3

      g(0)=ln(f(0))=ln4=2ln2g\left(0\right)=\ln\left(f\left(0\right)\right)=\ln4=2\ln2

      g(2)=ln(f(2))=ln5g\left(2\right)=\ln\left(f\left(2\right)\right)=\ln5

    3. Sur [2;4[\left[ - 2; 4\right[, g(x)=f(x)f(x)g^{\prime}\left(x\right)=\frac{f^{\prime}\left(x\right)}{f\left(x\right)} (voir Formule de dérivation)

      La fonction ff étant positive sur [-2; 4[ g(x)g^{\prime}\left(x\right) est du signe de f(x)f^{\prime}\left(x\right).

      gg est donc strictement croissante sur [0;2]\left[0; 2\right] et strictement décroissante sur [2;0]\left[ - 2; 0\right] et sur [2;4[\left[2;4\right[.