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Question 1

On considère la fonction

f(x)=2xx
  • L’expression 2x est définie pour tout xR.

  • L’expression x est définie (à valeurs réelles) si et seulement si x0.

La fonction f)est donc définie pour les valeurs de x vérifiant simultanément ces deux conditions, soit :

x0.

👉 Conclusion :

Df=[0,+[

Question 2

A)

On calcule le taux d’accroissement de (f) entre (0) et (x>0) :

f(x)f(0)x0=2xxx.

Comme cette expression est de la forme (0/0) lorsque (x \to 0^+), on la transforme :

2xxx=2xxxx=21x.

Or, lorsque x0+, on a x0+, donc :

1x+.

Par conséquent :

limx0+f(x)f(0)x=.

B)

La limite du taux d’accroissement en 0 est :

limx0+f(x)f(0)x=.

Cette limite n’étant pas finie, la fonction (f) n’est pas dérivable en 0.

Cependant, cette limite infinie montre que la courbe représentative de (f) admet une tangente verticale au point d’abscisse (0).
L’équation de cette tangente est :

x=0.

Question 3

A)

Soit (a>0). On calcule le taux d’accroissement de (f) entre (a) et (a+h) :

f(a+h)f(a)h=2(a+h)a+h(2aa)h=2a+hah.

En rationalisant :

a+hah=1a+h+a.

Ainsi :

f(a+h)f(a)h=21a+h+a.

Comme (a>0), lorsque (h \to 0), on a :

a+h+a2a.

Par conséquent :

f(a)=212apour tout a>0.

Question 5

La fonction (f) est continue sur [0,+[, décroissante sur ]0,116] et croissante sur [116,+[.
Par le théorème de la bijection, l’équation (f(x)=a) admet :

  • deux solutions si 18<a<0,
  • une solution si a=18 ou a>0,
  • aucune solution si a<18.

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