Ity ny vahaolana ho an'ny fanazaran-tena IV.
EXERCICE IV (5 points)
1°/ a) Déterminer le domaine de définition Df.
Ny fampiasa f(x)=(x+1)ln∣x∣ dia voafaritra raha toa ka voafaritra ny ln∣x∣.
Ny ln∣x∣ dia voafaritra raha ∣x∣>0, izany hoe x=0.
Noho izany, ny domaine de définition dia Df=R∖{0}.
1°/ b) Calculer les limites aux bornes de Df.
Ny bornes an'ny Df dia −∞,0−,0+,+∞.
-
limx→+∞f(x)=limx→+∞(x+1)ln∣x∣
Rehefa x→+∞, x+1→+∞ ary ln∣x∣=lnx→+∞.
Noho izany, x→+∞limf(x)=+∞.
-
limx→−∞f(x)=limx→−∞(x+1)ln∣x∣
Aoka X=−x. Rehefa x→−∞, X→+∞.
f(x)=(−X+1)ln∣−X∣=(−X+1)lnX.
limX→+∞(−X+1)lnX=limX→+∞(−XlnX+lnX).
Rehefa X→+∞, −XlnX→−∞ ary lnX→+∞. Ny terme −XlnX no manjaka.
Noho izany, x→−∞limf(x)=−∞.
-
limx→0+f(x)=limx→0+(x+1)ln∣x∣
Rehefa x→0+, x+1→1 ary ln∣x∣=lnx→−∞.
Noho izany, x→0+limf(x)=−∞.
-
limx→0−f(x)=limx→0−(x+1)ln∣x∣
Rehefa x→0−, x+1→1 ary ln∣x∣=ln(−x)→−∞.
Noho izany, x→0−limf(x)=−∞.
2°/ Soit g(x)=xx−1+ln∣x∣.
2°/ a) Étudier les variations de g. (On ne demande pas la courbe représentative de g).
Ny domaine de définition an'ny g dia Dg=R∖{0}.
Azo soratana hoe g(x)=1−x1+ln∣x∣.
Step 1: Kajio ny dérivée g′(x).
Ho an'ny x∈Dg, g′(x)=dxd(1−x1+ln∣x∣).
Raha x>0, ln∣x∣=lnx, ka g′(x)=0−(−x21)+x1=x21+x1=x21+x.
Raha x<0, ln∣x∣=ln(−x), ka g′(x)=0−(−x21)+−x1×(−1)=x21+x1=x21+x.
Noho izany, ho an'ny x∈Dg, g′(x)=x21+x.
Step 2: Diniho ny famantarana an'ny g′(x).
Ny dénominateur x2 dia tsara foana ho an'ny x=0.
Ny famantarana an'ny g′(x) dia miankina amin'ny famantarana an'ny 1+x.
1+x>0⟹x>−1.
1+x<0⟹x<−1.
1+x=0⟹x=−1.
Step 3: Kajio ny limites an'ny g(x) any amin'ny bornes an'ny Dg.
- limx→+∞g(x)=limx→+∞(1−x1+lnx)=1−0+(+∞)=+∞.
- limx→−∞g(x)=limx→−∞(1−x1+ln(−x))=1−0+(+∞)=+∞.
- limx→0+g(x)=limx→0+(1−x1+lnx)=1−(+∞)+(−∞)=−∞.
- limx→0−g(x)=limx→0−(1−x1+ln(−x)). Aoka X=−x. Rehefa x→0−, X→0+.
limX→0+(1+X1+lnX)=1+(+∞)+(−∞).
Satria limX→0+XlnX=0, dia limX→0+(X1+lnX)=limX→0+X1+XlnX=0+1=+∞.
Noho izany, limx→0−g(x)=+∞.
Step 4: Kajio ny sandan'ny g(−1).
g(−1)=−1−1−1+ln∣−1∣=−1−2+ln(1)=2+0=2.
Step 5: Ataovy ny tableau de variation an'ny g(x).
x1+xx2g′(x)g(x)−∞+∞−+−↘−10∣02+++↗0∣0∣+∞+++↗+∞+∞
2°/ b) Calculer g(−1) et préciser le signe de g(x) suivant les valeurs de x.
Efa voakajy fa g(−1)=2.
Avy amin'ny tableau de variation:
- Ho an'ny x∈(−∞,0), g(x) dia mihena avy amin'ny +∞ mankany 2, avy eo miakatra mankany +∞. Noho izany, g(x)≥2.
Ka ho an'ny x∈(−∞,0), g(x)>0.
- Ho an'ny x∈(0,+∞), g(x) dia miakatra avy amin'ny −∞ mankany +∞.
Kajio g(1)=11−1+ln∣1∣=0+0=0.
Noho izany, g(x)=0 rehefa x=1.
Ka ho an'ny x∈(0,1), g(x)<0.
Ary ho an'ny x∈(1,+∞), g(x)>0.
3°/ a) Calculer f′(x) et l'exprimer en fonction de g(x).
f(x)=(x+1)ln∣x∣.
Ampiasao ny fitsipiky ny dérivée an'ny produit (uv)′=u′v+uv′ miaraka amin'ny u(x)=x+1 sy v(x)=ln∣x∣.
u′(x)=1 ary v′(x)=x1.
f′(x)=1⋅ln∣x∣+(x+1)⋅x1
f′(x)=ln∣x∣+xx+1
f′(x)=ln∣x∣+1+x1
Fantatsika fa g(x)=xx−1+ln∣x∣=1−x1+ln∣x∣.
Azo soratana hoe f′(x)=(1−x1+ln∣x∣)+x2.
Noho izany, f′(x)=g(x)+x2.
3°/ b) Dresser le tableau de variation de f.
Diniho ny famantarana an'ny f′(x)=g(x)+x2.
-
Raha x∈(−∞,0):
Fantatsika fa g(x)>0 ary x2<0.
Kajio f′(−1)=g(−1)+−12=2−2=0.
Kajio ny f′′(x)=dxd(1+x1+ln∣x∣)=−x21+x1=x2x−1.
Ho an'ny x<0, x−1<0 ary x2>0, ka f′′(x)<0. Midika izany fa mihena ny f′(x) amin'ny (−∞,0).
Satria f′(−1)=0 ary f′(x) mihena amin'ny (−∞,0):
Ho an'ny x<−1, f′(x)>0.
Ho an'ny x∈(−1,0), f′(x)<0.
-
Raha x∈(0,+∞):
Fantatsika fa x2>0.
Avy amin'ny 2b), g(x)<0 ho an'ny x∈(0,1), g(1)=0, ary g(x)>0 ho an'ny x∈(1,+∞).
Kajio f′(1)=g(1)+12=0+2=2.
Ho an'ny x∈(0,+∞), f′′(x)=x2x−1.
Ho an'ny x∈(0,1), f′′(x)<0, ka mihena ny f′(x).
Ho an'ny x∈(1,+∞), f′′(x)>0, ka miakatra ny f′(x).
Ny f′(x) dia manana minimum amin'ny x=1, ary ny sandany dia f′(1)=2.
Noho izany, ho an'ny x∈(0,+∞), f′(x)>0.
Famintinana ny famantarana an'ny f′(x):
- Ho an'ny x∈(−∞,−1), f′(x)>0.
- Ho an'ny x=−1, f′(x)=0.
- Ho an'ny x∈(−1,0), f′(x)<0.
- Ho an'ny x∈(0,+∞), f′(x)>0.
Sandan'ny f(x) amin'ny teboka manan-danja:
- f(−1)=(−1+1)ln∣−1∣=0⋅ln(1)=0.
Tableau de variation an'ny f(x):
xf′(x)f(x)−∞−∞+↗−100−↘0∣−∞+↗+∞+∞
4°/ a) Montrer que le point I(1,0) est un point d'inflexion pour la courbe (C).
Ny teboka inflexion dia miseho rehefa miova famantarana ny dérivée faharoa f′′(x).
Efa voakajy fa f′′(x)=x2x−1.
Diniho ny famantarana an'ny f′′(x):
- Ny dénominateur x2 dia tsara foana ho an'ny x=0.
- Ny famantarana an'ny f′′(x) dia miankina amin'ny famantarana an'ny x−1.
- Raha x<1 (ary x=0), x−1<0, ka f′′(x)<0.
- Raha x>1, x−1>0, ka f′′(x)>0.
- Raha x=1, f′′(x)=0.
Satria miova famantarana ny f′′(x) amin'ny x=1, dia teboka inflexion ny teboka mifanaraka amin'ny x=1.
Kajio ny coordonnées an'io teboka io: f(1)=(1+1)ln∣1∣=2⋅0=0.
Noho izany, ny teboka I(1,0) dia teboka inflexion ho an'ny courbe (C).
4°/ b) Donner une équation de la tangente (T) à (C) au point I.
Ny équation an'ny tangente (T) amin'ny teboka (x0,f(x0)) dia y−f(x0)=f′(x0)(x−x0).
Eto, x0=1 ary f(x0)=f(1)=0.
Kajio ny f′(1): f′(1)=1+11+ln∣1∣=1+1+0=2.
Noho izany, ny équation an'ny tangente (T) dia:
y−0=2(x−1)
y=2x−2
4°/ c) Étudier les branches infinies de (C).
-
Asymptote verticale:
Efa voakajy fa limx→0−f(x)=−∞ ary limx→0+f(x)=−∞.
Midika izany fa ny droite d'équation x=0 (axe des ordonnées) dia asymptote verticale ho an'ny courbe (C).
-
Branches paraboliques en +∞ sy −∞:
limx→+∞f(x)=+∞. Dini
✂️ That answer was long and got cut off. Reply continue and I'll finish it.