Série d’Exercices : Dérivation et Étude des Fonctions – 2Bac SP

2ÈME ANNÉE BAC SCIENCES PHYSIQUES – MATHÉMATIQUES

Chapitre 2 : Dérivation et Étude des Fonctions

Série d’exercices d’application et de synthèse

Exercice 1 : Dérivabilité en un point

Étudier la dérivabilité de la fonction \( f \) au point \( x_0 \) et interpréter géométriquement le résultat :

  1. \( f(x) = x|x-2| \) en \( x_0 = 2 \).
  2. \( f(x) = \sqrt{x^2+x} \) en \( x_0 = 0 \) (à droite).
  3. \( f(x) = \frac{\sin(x)}{x} \) pour \( x \neq 0 \) et \( f(0)=1 \) en \( x_0 = 0 \).
Exercice 2 : Calcul des fonctions dérivées

Calculer la dérivée \( f'(x) \) pour chacune des fonctions suivantes sur leur domaine de dérivabilité :

  1. \( f(x) = (3x^2 – 5x + 1)^4 \)
  2. \( f(x) = \frac{2x+3}{\sqrt{x^2+1}} \)
  3. \( f(x) = \cos^3(2x+1) \)
  4. \( f(x) = \sqrt[3]{x^2-x} \)
Exercice 3 : Équation de la tangente

Soit \( f \) la fonction définie par \( f(x) = \frac{x^2-1}{x+2} \).

  1. Déterminer le domaine de définition \( D_f \).
  2. Déterminer l’équation de la tangente \( (T) \) à la courbe \( C_f \) au point d’abscisse \( x_0 = 0 \).
  3. Existe-t-il des points de \( C_f \) où la tangente est parallèle à la droite d’équation \( y = x \) ?
Exercice 4 : Variations d’une fonction

Dresser le tableau de variations complet de la fonction \( g \) définie par :

\[ g(x) = 2x^3 – 9x^2 + 12x – 5 \]
  1. Calculer les limites aux bornes de \( D_g \).
  2. Calculer \( g'(x) \) et étudier son signe.
  3. En déduire les extremums locaux de \( g \).
Exercice 5 : Concavité et Points d’inflexion

Soit \( h(x) = \frac{x^3}{x-1} \). On note \( C_h \) sa courbe représentative.

  1. Déterminer \( h »(x) \), la dérivée seconde de \( h \).
  2. Étudier la concavité de la courbe \( C_h \).
  3. Déterminer les coordonnées des éventuels points d’inflexion de \( C_h \).
Exercice 6 : Branches infinies

Étudier les branches infinies de la courbe \( C_f \) de la fonction \( f \) dans les cas suivants :

  1. \( f(x) = \sqrt{4x^2+x-1} \)
  2. \( f(x) = x + 1 + \frac{1}{x-2} \)
  3. \( f(x) = \frac{x^3+1}{x^2} \)
Exercice 7 : Théorème de Rolle et T.A.F
  1. Montrer que la fonction \( f(x) = x^3-3x+1 \) vérifie les hypothèses du théorème de Rolle sur un intervalle que vous préciserez pour justifier l’existence d’un point \( c \) tel que \( f'(c)=0 \).
  2. En utilisant le Théorème des Accroissements Finis (T.A.F), montrer que pour tout \( x > 0 \) : \[ \frac{x}{x+1} < \ln(1+x) < x \quad \text{(On admettra l'usage de ln ici pour l'exercice)} \]
Exercice 8 : Étude d’une fonction irrationnelle

Soit \( f(x) = \sqrt{x^2-4x+3} \).

  1. Déterminer \( D_f \).
  2. Étudier la dérivabilité de \( f \) aux bornes de son domaine.
  3. Calculer \( f'(x) \) et dresser le tableau de variations.
  4. Montrer que la droite d’équation \( x=2 \) est un axe de symétrie pour \( C_f \).
Exercice 9 : Dérivée d’une fonction composée

On considère la fonction \( u(x) = \cos(x) \) et \( v(x) = x^2+x \).

  1. Définir la fonction \( w = v \circ u \).
  2. Calculer \( w'(x) \) en utilisant la formule de la dérivée d’une fonction composée.
  3. Vérifier le résultat en calculant directement la dérivée de l’expression de \( w(x) \).
Exercice 10 : Dérivée de la fonction réciproque

Soit \( f(x) = x^3 + 2x – 1 \).

  1. Montrer que \( f \) est une bijection de \( \mathbb{R} \) vers \( \mathbb{R} \).
  2. Calculer \( f(1) \).
  3. Justifier que la fonction réciproque \( f^{-1} \) est dérivable en \( y_0 = 2 \).
  4. Calculer \( (f^{-1})'(2) \).

Série d’exercices – Semestre 1 – Mathématiques

Focus : Maîtrise technique et analyse graphique