On considère la fonction f définie par f(x)=x2+x+54x2+4 et on note Cf la courbe représentative de f .
Question 1
Déterminer le domaine de définition de f .
Correction
f est une fonction rationnelle . f est alors définie pour tous les réels tels que x2+x+5=0 Nous allons utiliser le discriminant pour cela. Δ=12−4×1×5 ainsi Δ<0 Il en résulte qu'il n'y a pas de solutions réelles à l'équation x2+x+5=0. Autrement dit, il n'y a pas de valeurs interdites. Finalement, le domaine de définition de f s'écrit alors : Df=]−∞;+∞[ que l'on peut aussi écrire Df=R
Question 2
Montrer que f possède, au voisinage de +∞, une asymptote horizontale et préciser son équation. La représentation graphique de cette asymptote est notée (d).
Correction
Si x→+∞limf(x)=l où l est une valeur finie alors la fonction f admet une asymptote horizontale d'équation y=l
Il nous faut calculer x→+∞limx2+x+54x2+4. x→+∞lim4x2+4x→+∞limx2+x+5==+∞+∞} on obtient une forme indéterminée ∞∞ Pour lever cette indeˊtermination On va factoriser le numeˊrateur par le monoˆme de plus haut degreˊ c’est aˋ dire par x2 et le deˊnominateur par le monoˆme de plus haut degreˊ c’est aˋ dire par x2 Il vient alors : x→+∞limx2+x+54x2+4=x→+∞limx2(x2x2+x+5)x2(x24x2+4) x→+∞limx2+x+54x2+4=x→+∞limx2(x2x2+x2x+x25)x2(x24x2+x24) x→+∞limx2+x+54x2+4=x→+∞limx2(1+x1+x25)x2(4+x24) . On simplifie maintenant le numérateur et le dénominateur par x2 . x→+∞limx2+x+54x2+4=x→+∞lim1+x1+x254+x24 Ainsi : x→+∞lim4+x24x→+∞lim1+x1+x25==41}par quotient :
x→+∞lim1+x1+x254+x24=4
Finalement :
x→+∞limx2+x+54x2+4=4
La courbe Cf admet au voisinage de +∞ une asymptote horizontale d'équation y=4.
Question 3
Etudier le signe de f(x)−4
Correction
f(x)−4=x2+x+54x2+4−4 f(x)−4=x2+x+54x2+4−x2+x+54(x2+x+5) f(x)−4=x2+x+54x2+4−4(x2+x+5) f(x)−4=x2+x+54x2+4−4x2−4x−20 f(x)−4=x2+x+5−4x−16 Nous allons étudier le signe de l'expression x2+x+5−4x−16 Pour le numeˊrateur : −4x−16≥0⇔−4x≥16⇔x≤−416⇔x≤−4 Cela signifie que l'on va mettre le signe + dans la ligne de −4x−16 lorsque x sera inférieur ou égale à −4. Pour le deˊnominateur : nous avons vu, d'après la question 1, que Δ<0 donc le dénominateur est du signe de a. Pour tout réel x, on a alors : x2+x+5>0 On dresse le tableau de signe ci-dessous :
Question 4
Interpréter géométriquement le résultat de la question 3.
Correction
D'après la question 3, nous avons déterminé le tableau de signe de l'expression de f(x)−4 .
Sur l'intervalle ]−∞;−4[ nous avons x2+x+5−4x−16>0 autrement dit f(x)−4>0 ou encore f(x)>4. Cela signifie que la courbe Cf est strictement au-dessus de la droite (d).
Sur l'intervalle ]−4;+∞[ nous avons x2+x+5−4x−16<0 autrement dit f(x)−4<0 ou encore f(x)<4. Cela signifie que la courbe Cf est strictement en dessous de la droite (d).
Au point d'abscisse x=−4 la courbe Cf et la droite (d) sont seˊcantes.
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