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On admet que, pour tout x élément de [4; +∞[, x² − 8x + 17 > 0. Détermine le sens de variation de f sur ]4; +∞[. c) Dresse le tableau de variation de f sur ]4; +∞[.

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5 steps

Part b· 3 steps

Déterminer le sens de variation de ff sur ]4;+∞[]4 ; +\infty[.

  1. Calcul de la dérivée f′(x)f'(x).

    La fonction donnée est f(x)=x−3−1x−4f(x) = x - 3 - \frac{1}{x-4}.
    Pour x∈]4;+∞[x \in ]4 ; +\infty[, la dérivée de xx est 1, la dérivée de −3-3 est 0.
    Pour dériver −1x−4-\frac{1}{x-4}, on utilise la règle de dérivation de 1u\frac{1}{u} qui est −u′u2-\frac{u'}{u^2}. Ici, u=x−4u = x-4, donc u′=1u' = 1.
    Ainsi, la dérivée de −1x−4-\frac{1}{x-4} est −(−1(x−4)2⋅1)=1(x−4)2-\left(-\frac{1}{(x-4)^2} \cdot 1\right) = \frac{1}{(x-4)^2}.
    D'où, la dérivée de f(x)f(x) est :

    f′(x)=1+1(x−4)2f'(x) = 1 + \frac{1}{(x-4)^2}
  2. Étude du signe de f′(x)f'(x).

    Pour tout x∈]4;+∞[x \in ]4 ; +\infty[, on a x−4>0x-4 > 0.
    Par conséquent, (x−4)2>0(x-4)^2 > 0.
    Il s'ensuit que 1(x−4)2>0\frac{1}{(x-4)^2} > 0.
    Puisque 1>01 > 0, la somme 1+1(x−4)21 + \frac{1}{(x-4)^2} est toujours positive.

    f′(x)>0pour tout x∈]4;+∞[f'(x) > 0 \quad \text{pour tout } x \in ]4 ; +\infty[
  3. Déduction du sens de variation.

    Puisque la dérivée f′(x)f'(x) est strictement positive sur l'intervalle ]4;+∞[]4 ; +\infty[, la fonction ff est strictement croissante sur cet intervalle.
    La partie "On admet que, pour tout xx élément de ]4;+∞[]4 ; +\infty[, x2−8x+17>0x^2 - 8x + 17 > 0" est une information donnée qui n'est pas directement utilisée pour déterminer le sens de variation de f(x)f(x) tel que défini.

Part c· 2 steps

Dresser le tableau de variation de ff sur ]4;+∞[]4 ; +\infty[.

  1. Calcul des limites aux bornes de l'intervalle.

    Calculons la limite lorsque xx tend vers 4 par valeurs supérieures :

    lim⁡x→4+f(x)=lim⁡x→4+(x−3−1x−4)\lim_{x \to 4^+} f(x) = \lim_{x \to 4^+} \left(x - 3 - \frac{1}{x-4}\right)

    Lorsque x→4+x \to 4^+, x−3→1x-3 \to 1.
    Lorsque x→4+x \to 4^+, x−4→0+x-4 \to 0^+, donc 1x−4→+∞\frac{1}{x-4} \to +\infty.
    Ainsi,

    lim⁡x→4+f(x)=1−(+∞)=−∞\lim_{x \to 4^+} f(x) = 1 - (+\infty) = -\infty

    Calculons la limite lorsque xx tend vers +∞+\infty :

    lim⁡x→+∞f(x)=lim⁡x→+∞(x−3−1x−4)\lim_{x \to +\infty} f(x) = \lim_{x \to +\infty} \left(x - 3 - \frac{1}{x-4}\right)

    Lorsque x→+∞x \to +\infty, x−3→+∞x-3 \to +\infty.
    Lorsque x→+∞x \to +\infty, x−4→+∞x-4 \to +\infty, donc 1x−4→0\frac{1}{x-4} \to 0.
    Ainsi,

    lim⁡x→+∞f(x)=+∞−0=+∞\lim_{x \to +\infty} f(x) = +\infty - 0 = +\infty
  2. Construction du tableau de variation.

    Le tableau de variation de ff sur ]4;+∞[]4 ; +\infty[ est le suivant :

    x4+∞f′(x)+f(x)−∞↗+∞\begin{array}{|c|ccc|} \hline x & 4 & & +\infty \\ \hline f'(x) & & + & \\ \hline f(x) & -\infty & \nearrow & +\infty \\ \hline \end{array}
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