1S – Exercices – Dérivation – 2

Dérivation

Exercice 1

On considère une fonction $f$ dérivable sur $\R$ dont la représentation graphique $\mathscr{C}_f$ est donnée ci-dessous.
Le point $A(0;2)$ appartient à cette courbe et la tangente $T_A$ à $\mathscr{C}_f$ au point $A$ passe également par le point $B(2;0)$.

  1. Déterminer une équation de la droite $T_A$.
    $\quad$
  2. En déduire $f'(0)$.
    $\quad$
Correction Exercice 1

  1. Une équation de la droite $T_A$ est de la forme $y=ax+b$.
    Les points $A(0;2)$ et $B(2;0)$ appartiennent à la droite $T_A$.
    Donc $a=\dfrac{0-2}{2-0}=-1$.
    Le point $A(0;2)$ appartient à $T_A$ donc $b=2$.
    Ainsi une équation de $T_A$ est $y=-x+2$.
    $\quad$
  2. Le coefficient directeur de la tangente à la courbe $\mathscr{C}_f$ au point d’abscisse $0$ est $f'(0)$.
    Par conséquent $f'(0)=-1$.
    $\quad$

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$\quad$

Exercice 2

On considère une fonction $f$ dérivable sur $\R$ dont la représentation graphique $\mathscr{C}_f$ est donnée ci-dessous.

La tangente à la courbe $\mathscr{C}_f$ au point $A(1;3)$ est parallèle à l’axe des abscisses.

Déterminer $f'(1)$.

Correction Exercice 2

La droite $T_A$ est parallèle à l’axe des abscisses. Puisque $T_A$ est la tangente à la courbe $\mathscr{C}_f$ au point d’abscisse $1$, cela signifie que $f'(1)=0$.

$\quad$

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$\quad$

Exercice 3

On considère une fonction $f$ dérivable sur $\R$ dont la représentation graphique $\mathscr{C}_f$ est donnée ci-dessous.
Le point $A(-2;1)$ appartient à cette courbe et la tangente $T_A$ à $\mathscr{C}_f$ au point $A$ passe également par le point $B(-3;3)$.

 

  1. Déterminer une équation de la droite $T_A$.
    $\quad$
  2. En déduire $f'(-2)$.
    $\quad$
Correction Exercice 3

  1. Une équation de la droite $T_A$ est de la forme $y=ax+b$.
    Les points $A(-2;1)$ et $B(-3;3)$ appartiennent à la droite $T_A$.
    Donc $a=\dfrac{3-1}{-3-(-2)}=-2$.
    Une équation de $T_A$ est par conséquent de la forme $y=-2x+b$.
    Le point $A(-2;1)$ appartient à la droite. Ses coordonnées vérifient donc l’équation de $T_A$.
    $1=-2\times (-2)+b \ssi b=-3$
    Une équation de $T_A$ est alors $y=-2x-3$.
    $\quad$
  2. Le coefficient directeur de la tangente à la courbe $\mathscr{C}_f$ au point d’abscisse $-2$ est $f'(-2)$.
    Par conséquent $f'(-2)=-2$.
    $\quad$

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$\quad$

Exercice 4

Pour chacune des fonctions $f$ fournies, déterminer une équation de la tangente à la courbe $\mathscr{C}$ représentant la fonction $f$ au point d’abscisse $a$ .

  1. $f(x)=x^3-3x+1 \quad a=0$
    $\quad$
  2. $f(x)=\dfrac{x^2}{3x-9} \quad a=1$
    $\quad$
  3. $f(x)=\dfrac{x+1}{x-1} \quad a=2$
    $\quad$
  4. $f(x)=x+2+\dfrac{4}{x-2}  \quad a=-2$
    $\quad$
Correction Exercice 4

  1. La fonction $f$ est dérivable sur $\R$.
    Une équation de la tangente à $\mathscr{C}$ au point d’abscisse $a=0$ est $y=f'(0)\left(x-0\right)+f(0)$.
    $f'(x)=3x^2-3$
    Donc $f'(0)=-3$
    De plus $f(0)=1$.
    Une équation de la tangente est par conséquent $y=-3x+1$.
    $\quad$
  2. La fonction $f$ est dérivable sur $]-\infty;3[\cup]3;+\infty[$.
    Une équation de la tangente à $\mathscr{C}$ au point d’abscisse $a=1$ est $y=f'(1)\left(x-1\right)+f(1)$.
    Pour déterminer l’expression de $f’$ on applique la formule $\left(\dfrac{u}{v}\right)’=\dfrac{u’v-uv’}{v^2}$ avec $u(x)=x^2$ et $v(x)=3x-9$.
    Donc $u'(x)=2x$ et $v'(x)=3$.
    Ainsi :
    $\begin{align*} f'(x)&=\dfrac{2x(3x-9)-3(x^2)}{(3x-9)^2} \\
    &=\dfrac{6x^2-18x-3x^2}{(3x-9)^2}\\
    &=\dfrac{3x^2-18x}{(3x-9)^2}
    \end{align*}$
    Ainsi $f'(1)= -\dfrac{5}{12}$
    De plus $f(1)=-\dfrac{1}{6}$
    Une équation de la tangente est par conséquent $y=-\dfrac{5}{12}(x-1)-\dfrac{1}{6}$ soit $y=-\dfrac{5}{12}x+\dfrac{1}{4}$
    $\quad$
  3. La fonction $f$ est dérivable sur $]-\infty;1[\cup]1;+\infty[$.
    Une équation de la tangente à $\mathscr{C}$ au point d’abscisse $a=2$ est $y=f'(2)\left(x-2\right)+f(2)$.
    Pour déterminer l’expression de $f’$ on applique la formule $\left(\dfrac{u}{v}\right)’=\dfrac{u’v-uv’}{v^2}$ avec $u(x)=x+1$ et $v(x)=x-1$.
    Donc $u'(x)=1$ et $v'(x)=1$.
    $\begin{align*} f'(x)&=\dfrac{x-1-(x+1)}{(x-1)^2} \\
    &=\dfrac{-2}{(x-1)^2}
    \end{align*}$
    Donc $f'(2)=-2$
    De plus $f(2)=3$
    Une équation de la tangente est par conséquent $y=-2(x-2)+3$ soit $y=-2x+7$.
    $\quad$
  4. La fonction $f$ est dérivable sur $]-\infty;2[\cup]2;+\infty[$.
    Une équation de la tangente à $\mathscr{C}$ au point d’abscisse $a=-2$ est $y=f'(-2)\left(x-(-2)\right)+f(-2)$.
    Pour dériver la fonction $f$ on utilise la formule $\left(\dfrac{1}{u}\right)’=-\dfrac{u’}{u^2}$.
    $\begin{align*} f'(x)&=1+4\left(-\dfrac{1}{(x-2)^2}\right) \\
    &=1-\dfrac{4}{(x-2)^2}
    \end{align*}$
    Donc $f'(-2)=\dfrac{3}{4}$
    De plus $f(-2)=-1$
    Une équation de la tangente est par conséquent $y=\dfrac{3}{4}(x+2)-1$ soit $y=\dfrac{3}{4}x+\dfrac{1}{2}$.

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$\quad$

Exercice 5

On considère la fonction $f$ définie sur $\R$ par $f(x)=ax^2+2x+b$ où $a$ et $b$ sont deux réels.
Déterminer les valeurs de $a$ et $b$ telles que la courbe représentative $\mathscr{C}_f$ admette au point $A(1;-1)$ une tangente $\Delta$ de coefficient directeur $-4$.
$\quad$

Correction Exercice 5

La fonction $f$ est dérivable sur $\R$.
Le coefficient directeur de la tangente $\Delta$ est $f'(1)$
$f'(x)=2ax+2$.
Donc $f'(1)=2a+2$.
On veut $f'(1)=-4\ssi 2a+2=-4 \ssi a=-3$.

Ainsi $f(x)=-3x^2+2x+b$.

Le point $A(1;-1)$ appartient à $\mathscr{C}_f$. Par conséquent :
$\begin{align*} f(1)=-1&\ssi -3+2+b=-1 \\
&\ssi b=0
\end{align*}$

Donc $f(x)=-3x^2+2x$.

$\quad$

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$\quad$

Exercice 6

On considère la fonction $f$ définie sur $]0;+\infty[$ par $f(x)=\dfrac{1}{x}$. On appelle $\mathscr{C}$ sa représentation graphique.

On considère un point $M$ de $\mathscr{C}$ d’abscisse $a$ ($a>0$).

  1. Déterminer une équation de la tangente $T_a$ à $\mathscr{C}$ au point $M$.
    $\quad$
  2. La droite $T_a$ coupe l’axe des abscisses en $A$ et celui des ordonnées en $B$.
    Montrer que le point $M$ est le milieu du segment $[AB]$.
    $\quad$
Correction Exercice 6

  1. La fonction $f$ est dérivable sur $]0;+\infty[$.
    Une équation de la tangente $T_a$ est $y=f'(a)(x-a)+f(a)$.
    $f'(x)=-\dfrac{1}{x^2}$ donc $f'(a)=-\dfrac{1}{a^2}$
    De plus $f(a)=\dfrac{1}{a}$.
    Une équation de $T_a$ est $y=-\dfrac{1}{a^2}(x-a)+\dfrac{1}{a}$ soit $y=-\dfrac{1}{a^2}x+\dfrac{2}{a}$.
    $\quad$
  2. Le point $A$ est l’intersection de $\mathscr{C}$ avec l’axe des abscisses.
    Son abscisse vérifie donc l’équation :
    $\begin{align*} -\dfrac{1}{a^2}x+\dfrac{2}{a}=0 &\ssi \dfrac{1}{a^2}x=\dfrac{2}{a} \\
    &\ssi x=2a
    \end{align*}$
    Ainsi $A(2a;0)$.
    Le point $B$ est l’intersection de $\mathscr{C}$ avec l’axe des ordonnées. Donc $x_B=0$.
    $y_B=\dfrac{2}{a}$.
    Ainsi $B\left(0;\dfrac{2}{a}\right)$.
    $\quad$
    Le milieu de $[AB]$ est a donc pour coordonnées :
    $\begin{cases} x=\dfrac{2a+0}{2} \\y=\dfrac{0+\dfrac{2}{a}}{2} \end{cases} \ssi \begin{cases} x=a\\y=\dfrac{1}{a}\end{cases}$.
    Le point $M$ d’abscisse $a$ appartient à $\mathscr{C}$ donc ses coordonnées sont $\left(a;f(a)\right)$ soit $\left(a;\dfrac{1}{a}\right)$.
    Par conséquent le point $M$ est le milieu du segment $[AB]$.
    $\quad$

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