Voici la correction de l'exercice 6 :
Exercice 6 : Étude d'une fonction
Soit la fonction f définie sur R par f(x)=x3−3x2+4.
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Calcul de la dérivée
- Étape 1 : Calculer la dérivée f′(x).
f′(x)=dxd(x3−3x2+4)=3x2−6x.
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Signe de la dérivée et tableau de variations
- Étape 1 : Trouver les racines de f′(x)=0.
3x2−6x=0⟹3x(x−2)=0. Les racines sont x1=0 et x2=2.
- Étape 2 : Déterminer le signe de f′(x). f′(x) est un trinôme du second degré avec a=3>0. Il est positif à l'extérieur des racines et négatif entre les racines.
f′(x)>0 pour x∈]−∞;0[∪]2;+∞[
f′(x)<0 pour x∈]0;2[
- Étape 3 : Construire le tableau de variations.
| x | −∞ | 0 | 2 | +∞ |
| :----- | :---------------- | :-------- | :-------- | :---------------- |
| f′(x) | + | 0 | - | 0 | + |
| f(x) | ↘ | f(0) | ↗ | f(2) | ↘ | +∞ |
| | −∞ | | | | | |
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Calcul des extremums
- Étape 1 : Calculer f(0).
f(0)=(0)3−3(0)2+4=4. C'est un maximum local.
- Étape 2 : Calculer f(2).
f(2)=(2)3−3(2)2+4=8−12+4=0. C'est un minimum local.
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Limites aux bornes
- Étape 1 : Calculer limx→−∞f(x).
limx→−∞(x3−3x2+4)=limx→−∞x3=−∞.
- Étape 2 : Calculer limx→+∞f(x).
limx→+∞(x3−3x2+4)=limx→+∞x3=+∞.
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Étude du signe de f(x)
- Étape 1 : Identifier les racines de f(x). D'après les variations, f(x) s'annule en x=2. On peut vérifier que f(2)=0.
- Étape 2 : Déterminer le signe de f(x).
f(x)≤0 pour x∈]−∞;2]
f(x)≥0 pour x∈[2;+∞[
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