Chapitre 5 — Dérivation et convexité
Exercices courts, interactifs et corrigeables pour travailler les gestes essentiels du chapitre.
Exercice 1 — Dérivée composée
Dériver \(f(x)=(3x^2-1)^5\).
Correction type
Énoncé travaillé : Dériver \(f(x)=(3x^2-1)^5\).
- Déterminer d’abord le domaine, puis choisir la règle : somme, produit, quotient ou fonction usuelle.
- Pour une tangente, calculer \(f(a)\) et \(f'(a)\), puis utiliser \(y=f'(a)(x-a)+f(a)\).
- Pour la convexité, étudier le signe de \(f''\), puis conclure convexe ou concave par intervalles.
Pour la variante : Variante : dériver \(g(x)=\sqrt{2x+7}\).
Erreurs fréquentes :
- Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
- Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
- Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.
Exercice 2 — Tangente
Pour \(f(x)=x^3-2x+1\), déterminer l’équation de la tangente en \(x=1\).
Correction type
Énoncé travaillé : Pour \(f(x)=x^3-2x+1\), déterminer l’équation de la tangente en \(x=1\).
- Déterminer d’abord le domaine, puis choisir la règle : somme, produit, quotient ou fonction usuelle.
- Pour une tangente, calculer \(f(a)\) et \(f'(a)\), puis utiliser \(y=f'(a)(x-a)+f(a)\).
- Pour la convexité, étudier le signe de \(f''\), puis conclure convexe ou concave par intervalles.
Pour la variante : Variante : \(f(x)=x^2+3x\) en \(x=-1\).
Erreurs fréquentes :
- Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
- Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
- Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.
Exercice 3 — Convexité
Étudier la convexité de \(f(x)=x^3-3x^2+2\) sur \(\mathbb{R}\).
Correction type
Énoncé travaillé : Étudier la convexité de \(f(x)=x^3-3x^2+2\) sur \(\mathbb{R}\).
- Déterminer d’abord le domaine, puis choisir la règle : somme, produit, quotient ou fonction usuelle.
- Pour une tangente, calculer \(f(a)\) et \(f'(a)\), puis utiliser \(y=f'(a)(x-a)+f(a)\).
- Pour la convexité, étudier le signe de \(f''\), puis conclure convexe ou concave par intervalles.
Pour la variante : Variante : \(f(x)=x^4-2x^2\).
Erreurs fréquentes :
- Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
- Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
- Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.
Exercice 4 — Point d’inflexion
Déterminer si la courbe de \(f(x)=x^3-6x^2+4\) admet un point d’inflexion.
Correction type
Énoncé travaillé : Déterminer si la courbe de \(f(x)=x^3-6x^2+4\) admet un point d’inflexion.
- Déterminer d’abord le domaine, puis choisir la règle : somme, produit, quotient ou fonction usuelle.
- Pour une tangente, calculer \(f(a)\) et \(f'(a)\), puis utiliser \(y=f'(a)(x-a)+f(a)\).
- Pour la convexité, étudier le signe de \(f''\), puis conclure convexe ou concave par intervalles.
Pour la variante : Variante : \(f(x)=x^3+3x^2-x\).
Erreurs fréquentes :
- Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
- Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
- Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.
Exercice 5 — Lire un signe de dérivée seconde
Si \(f''(x)=6x-12\), déterminer sur quels intervalles \(f\) est convexe ou concave.
Correction type
Énoncé travaillé : Si \(f''(x)=6x-12\), déterminer sur quels intervalles \(f\) est convexe ou concave.
- Déterminer d’abord le domaine, puis choisir la règle : somme, produit, quotient ou fonction usuelle.
- Pour une tangente, calculer \(f(a)\) et \(f'(a)\), puis utiliser \(y=f'(a)(x-a)+f(a)\).
- Pour la convexité, étudier le signe de \(f''\), puis conclure convexe ou concave par intervalles.
Pour la variante : Variante : \(f''(x)=2x+4\).
Erreurs fréquentes :
- Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
- Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
- Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.
Exercice 6 — Tangente à partir d’un point
Pour \(f(x)=x^2-4x+1\), déterminer l’équation de la tangente à la courbe au point d’abscisse \(a=3\).
Correction type
Énoncé travaillé : Pour \(f(x)=x^2-4x+1\), déterminer l’équation de la tangente à la courbe au point d’abscisse \(a=3\).
- Déterminer d’abord le domaine, puis choisir la règle : somme, produit, quotient ou fonction usuelle.
- Pour une tangente, calculer \(f(a)\) et \(f'(a)\), puis utiliser \(y=f'(a)(x-a)+f(a)\).
- Pour la convexité, étudier le signe de \(f''\), puis conclure convexe ou concave par intervalles.
Pour la variante : Variante : pour \(g(x)=2x^2+x-1\), déterminer la tangente au point d’abscisse \(a=-1\).
Erreurs fréquentes :
- Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
- Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
- Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.
Exercice 7 — Dérivée composée avec racine
Dériver \(f(x)=\sqrt{3x^2-2x+5}\) sur son domaine de dérivabilité.
Correction type
Énoncé travaillé : Dériver \(f(x)=\sqrt{3x^2-2x+5}\) sur son domaine de dérivabilité.
- Déterminer d’abord le domaine, puis choisir la règle : somme, produit, quotient ou fonction usuelle.
- Pour une tangente, calculer \(f(a)\) et \(f'(a)\), puis utiliser \(y=f'(a)(x-a)+f(a)\).
- Pour la convexité, étudier le signe de \(f''\), puis conclure convexe ou concave par intervalles.
Pour la variante : Variante : dériver \(g(x)=\sqrt{5x+1}\).
Erreurs fréquentes :
- Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
- Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
- Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.
Exercice 8 — Dérivée d’un quotient composé
Dériver \(f(x)=\frac{2x+1}{x^2+3}\).
Correction type
Énoncé travaillé : Dériver \(f(x)=\frac{2x+1}{x^2+3}\).
- Déterminer d’abord le domaine, puis choisir la règle : somme, produit, quotient ou fonction usuelle.
- Pour une tangente, calculer \(f(a)\) et \(f'(a)\), puis utiliser \(y=f'(a)(x-a)+f(a)\).
- Pour la convexité, étudier le signe de \(f''\), puis conclure convexe ou concave par intervalles.
Pour la variante : Variante : dériver \(g(x)=\frac{x^2-1}{3x+2}\).
Erreurs fréquentes :
- Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
- Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
- Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.
Exercice 9 — Dérivée avec logarithme
Dériver \(f(x)=\ln(x^2+4x+5)\).
Correction type
Énoncé travaillé : Dériver \(f(x)=\ln(x^2+4x+5)\).
- Déterminer d’abord le domaine, puis choisir la règle : somme, produit, quotient ou fonction usuelle.
- Pour une tangente, calculer \(f(a)\) et \(f'(a)\), puis utiliser \(y=f'(a)(x-a)+f(a)\).
- Pour la convexité, étudier le signe de \(f''\), puis conclure convexe ou concave par intervalles.
Pour la variante : Variante : dériver \(g(x)=\ln(3x-1)\) sur son domaine.
Erreurs fréquentes :
- Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
- Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
- Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.
Exercice 10 — Dérivée avec exponentielle
Dériver \(f(x)=e^{2x^2-3x}\).
Correction type
Énoncé travaillé : Dériver \(f(x)=e^{2x^2-3x}\).
- Déterminer d’abord le domaine, puis choisir la règle : somme, produit, quotient ou fonction usuelle.
- Pour une tangente, calculer \(f(a)\) et \(f'(a)\), puis utiliser \(y=f'(a)(x-a)+f(a)\).
- Pour la convexité, étudier le signe de \(f''\), puis conclure convexe ou concave par intervalles.
Pour la variante : Variante : dériver \(g(x)=e^{-x+4}\).
Erreurs fréquentes :
- Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
- Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
- Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.
Exercice 11 — Dérivée composée mixte
Dériver \(f(x)=\ln\left(\frac{x+1}{x^2+1}\right)\).
Correction type
Énoncé travaillé : Dériver \(f(x)=\ln\left(\frac{x+1}{x^2+1}\right)\).
- Déterminer d’abord le domaine, puis choisir la règle : somme, produit, quotient ou fonction usuelle.
- Pour une tangente, calculer \(f(a)\) et \(f'(a)\), puis utiliser \(y=f'(a)(x-a)+f(a)\).
- Pour la convexité, étudier le signe de \(f''\), puis conclure convexe ou concave par intervalles.
Pour la variante : Variante : dériver \(g(x)=\sqrt{\frac{x}{x+1}}\).
Erreurs fréquentes :
- Ne pas recopier seulement la formule : expliquer pourquoi elle s’applique ici.
- Ne pas oublier le domaine, l’intervalle ou les conditions de validité.
- Vérifier le signe, les bornes, les unités ou le rang demandé avant de conclure.