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Exercices — Cours-Fonction exponentielle | 2ème Bac

📘 Fonction exponentielle — 2ème Bac
Exercices de mathématiques
Exercice 1

Montrer que pour tout \(x\in\mathbb{R}\), on a :

\[ \frac{e^{-x}-1}{e^{-x}+1} = \frac{1-e^x}{e^x+1} \]
\[ \frac{1}{e^x+1} = \frac{e^{-x}}{e^{-x}+1} \]

📖 Corrigé

Le corrigé sera ajouté prochainement.

\begin{exercice}
Montrer que pour tout $x$ de $\mathbb{R}$ on a :

\[
\frac{e^{-x}-1}{e^{-x}+1}
=
\frac{1-e^x}{e^x+1}
\]

\[
\frac{1}{e^x+1}
=
\frac{e^{-x}}{e^{-x}+1}
\]
\end{exercice}
Exercice 2 — Équations exponentielles

Résoudre les équations suivantes dans \(\mathbb{R}\) :

\[ \begin{aligned} 1)\;&e^{1-x}\times e^{2x}=e\\[5pt] 2)\;&\frac{e^{2-x}}{e^{1+2x}}=e^{x-1}\\[5pt] 3)\;&e^{2x}-5e^x+6=0\\[5pt] 4)\;&e^{x^2}\cdot(e^x)^3=(e^{-x})^5\cdot e^{-7} \end{aligned} \]

📖 Corrigé

Le corrigé sera ajouté prochainement.

\begin{exercice}
Résoudre les équations suivantes dans $\mathbb{R}$ :

\[
e^{1-x}\times e^{2x}=e
\]

\[
\frac{e^{2-x}}{e^{1+2x}}=e^{x-1}
\]

\[
e^{2x}-5e^x+6=0
\]

\[
e^{x^2}\cdot(e^x)^3=(e^{-x})^5\cdot e^{-7}
\]
\end{exercice}
Exercice 3 — Limites

Déterminer les limites suivantes :

\[ \begin{aligned} 1)\;&\lim_{x\to-\infty}(2x-1)e^x \\[5pt] 2)\;&\lim_{x\to+\infty}\frac{e^x+3}{x} \\[5pt] 3)\;&\lim_{x\to+\infty}\frac{e^x+3x}{x^3} \\[5pt] 4)\;&\lim_{x\to-\infty}\frac{e^x+1}{e^x+2} \\[5pt] 5)\;&\lim_{x\to-\infty}e^{-x+1} \\[5pt] 6)\;&\lim_{x\to+\infty}e^{-x+1} \\[5pt] 7)\;&\lim_{x\to-\infty}(e^x+e^{-x}) \\[5pt] 8)\;&\lim_{x\to+\infty} e^{\frac{-x+1}{x^3+5}} \\[5pt] 9)\;&\lim_{x\to+\infty} \frac{e^x-1}{e^x+1} \\[5pt] 10)\;&\lim_{x\to+\infty}(2x-e^x) \\[5pt] 11)\;&\lim_{x\to+\infty} \frac{e^x-1}{x^2} \\[5pt] 12)\;&\lim_{x\to+\infty} \frac{e^x}{x^2+3x} \\[5pt] 13)\;&\lim_{x\to+\infty}(3x^3-e^x) \\[5pt] 14)\;&\lim_{x\to+\infty} \frac{e^x+3x}{x^3} \end{aligned} \]

📖 Corrigé

Le corrigé sera ajouté prochainement.

\begin{exercice}
Déterminer les limites suivantes :

\[
\begin{aligned}
1)\;&\lim_{x\to-\infty}(2x-1)e^x\\
2)\;&\lim_{x\to+\infty}\frac{e^x+3}{x}\\
3)\;&\lim_{x\to+\infty}\frac{e^x+3x}{x^3}\\
4)\;&\lim_{x\to-\infty}\frac{e^x+1}{e^x+2}\\
5)\;&\lim_{x\to-\infty}e^{-x+1}\\
6)\;&\lim_{x\to+\infty}e^{-x+1}\\
7)\;&\lim_{x\to-\infty}(e^x+e^{-x})\\
8)\;&\lim_{x\to+\infty}
e^{\frac{-x+1}{x^3+5}}\\
9)\;&\lim_{x\to+\infty}
\frac{e^x-1}{e^x+1}\\
10)\;&\lim_{x\to+\infty}(2x-e^x)\\
11)\;&\lim_{x\to+\infty}
\frac{e^x-1}{x^2}\\
12)\;&\lim_{x\to+\infty}
\frac{e^x}{x^2+3x}\\
13)\;&\lim_{x\to+\infty}(3x^3-e^x)\\
14)\;&\lim_{x\to+\infty}
\frac{e^x+3x}{x^3}
\end{aligned}
\]
\end{exercice}
Exercice 4 — Dérivées

Déterminer les dérivées des fonctions suivantes :

\[ \begin{aligned} 1)\;&f(x)=e^{\sqrt{2x+1}} \\[6pt] 2)\;&g(x)=e^{-2x^2}-3e^{3x+1} \\[6pt] 3)\;&h(x)=e^{\frac{x+1}{-x+3}} \\[6pt] 4)\;&f(x)=(e^x-4)\sqrt{e^x-1} \end{aligned} \]

📖 Corrigé

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\begin{exercice}
Déterminer les dérivées des fonctions suivantes :

1) $f(x)=e^{\sqrt{2x+1}}$

2) $g(x)=e^{-2x^2}-3e^{3x+1}$

3) $h(x)=e^{\frac{x+1}{-x+3}}$

4) $f(x)=(e^x-4)\sqrt{e^x-1}$
\end{exercice}
Exercice 5 — Étude d'une fonction

Considérons la fonction \(f\) définie par :

\[ f(x)=(x-1)e^x. \]

1) Étudier les variations de \(f\) et dresser son tableau de variation.

2) Étudier les branches infinies de la courbe \(C_f\) au voisinage de \(+\infty\).

3) Étudier la concavité de la courbe \(C_f\).

4) Construire la courbe \(C_f\).

📖 Corrigé

Le corrigé sera ajouté prochainement.

\begin{exercice}
Considérons la fonction $f$ définie par :

\[
f(x)=(x-1)e^x
\]

1) Étudier les variations de $f$
et dresser son tableau de variation.

2) Étudier les branches infinies de la courbe $C_f$
au voisinage de $+\infty$.

3) Étudier la concavité de la courbe $C_f$.

4) Construire la courbe $C_f$.
\end{exercice}
Problème — Étude d'une fonction exponentielle

Soit \(f\) la fonction définie sur \(\mathbb{R}^*\) par :

\[ f(x)= 2+ 8\left(\frac{x-2}{x}\right)e^{x-4}. \]

On désigne par \((C_f)\) sa courbe représentative dans un repère orthonormé \((O,\vec i,\vec j)\).

1)

a) Vérifier que :

\[ \lim_{x\to-\infty}f(x)=2, \]

et interpréter graphiquement le résultat.

b) Vérifier que :

\[ \lim_{x\to0}f(x)=+\infty, \]

et interpréter graphiquement le résultat.

2)

a) Calculer :

\[ \lim_{x\to+\infty}f(x). \]

b) Montrer que l'axe des ordonnées est une direction asymptotique de \((C_f)\) au voisinage de \(+\infty\).

3)

a) Montrer que pour tout \(x\in\mathbb{R}^*\) :

\[ f'(x)= \frac{ 8(x-2)(x^2-2x+4)e^{x-4} }{x^3}. \]

b) Vérifier que :

\[ \forall x\in\mathbb{R}, \qquad x^2-2x+4>0. \]

c) Montrer que \(f\) est strictement décroissante sur \(]0;2]\), et strictement croissante sur les intervalles \(]-\infty;0[\) et \([2;+\infty[\).

d) Dresser le tableau de variation de \(f\) sur \(\mathbb{R}^*\).

4) Tracer \((C_f)\) dans le repère \((O,\vec i,\vec j)\).

5)

a) Vérifier que la fonction \(H:x\mapsto\frac1x e^{x-4}\) est une primitive de la fonction

\[ h:x\mapsto \frac{x-1}{x^2}e^{x-4} \]

sur l'intervalle \([2;4]\).

Deuxième partie

1) Soit \(g\) la fonction définie sur \([2;4]\) par :

\[ g(x)=8(x-2)e^{x-4}-x^2. \]

a) Calculer \(g(4)\).

b) Vérifier que pour tout \(x\in[2;4]\) :

\[ g(x)= -(x-4)^2e^{x-4} + x^2(e^{x-4}-1). \]

📖 Corrigé

Le corrigé sera ajouté prochainement.

\begin{problème}

Soit $f$ la fonction définie sur $\mathbb{R}^*$ par :

\[
f(x)=2+8\left(\frac{x-2}{x}\right)e^{x-4}
\]

On désigne par $(C_f)$ sa courbe représentative.

1)
a) Vérifier que :
\[
\lim_{x\to-\infty}f(x)=2
\]
et interpréter graphiquement le résultat.

b) Vérifier que :
\[
\lim_{x\to0}f(x)=+\infty
\]
et interpréter graphiquement le résultat.

2)
a) Calculer :
\[
\lim_{x\to+\infty}f(x).
\]

b) Montrer que l'axe des ordonnées est une direction
asymptotique de $(C_f)$ au voisinage de $+\infty$.

3)
a) Montrer que pour tout $x\in\mathbb{R}^*$ :
\[
f'(x)=
\frac{8(x-2)(x^2-2x+4)e^{x-4}}{x^3}
\]

b) Vérifier que :
\[
\forall x\in\mathbb{R},
\quad x^2-2x+4>0
\]

c) Montrer que $f$ est strictement décroissante
sur $]0;2]$, et strictement croissante sur
$]-\infty;0[$ et $[2;+\infty[$.

d) Dresser le tableau de variation de $f$ sur $\mathbb{R}^*$.

4) Tracer $(C_f)$.

5)
a) Vérifier que la fonction
\[
H:x\mapsto\frac1x e^{x-4}
\]
est une primitive de la fonction
\[
h:x\mapsto\frac{x-1}{x^2}e^{x-4}
\]
sur l'intervalle $[2;4]$.

\textbf{Deuxième partie}

1) Soit $g$ la fonction définie sur $[2;4]$ par :
\[
g(x)=8(x-2)e^{x-4}-x^2
\]

a) Calculer $g(4)$.

b) Vérifier que pour tout $x\in[2;4]$ :
\[
g(x)=-(x-4)^2e^{x-4}
+x^2(e^{x-4}-1)
\]

\end{problème}
Exercice 6 — Examen 2010 — 9,5 points

On considère la fonction numérique \(h\) définie sur \(\mathbb{R}\) par :

\[ h(x)=x+1-e^x \]

1) Calculer \(h'(x)\) pour tout \(x\in\mathbb{R}\).

2) Étudier le signe de \(h'(x)\), puis dresser le tableau de variation de \(h\) sur \(\mathbb{R}\).

3) Calculer \(h(0)\), puis en déduire le signe de \(h\) sur \(\mathbb{R}\).

Partie II

On considère la fonction numérique \(f\) définie sur \(\mathbb{R}\) par :

\[ f(x)=x^2+2x-2e^x \]

1.a) Calculer les deux limites :

\[ \lim_{x\to-\infty}f(x) \qquad\text{et}\qquad \lim_{x\to-\infty}\frac{f(x)}{x} \]

puis donner une interprétation géométrique du résultat obtenu.

b) Calculer les deux limites :

\[ \lim_{x\to+\infty}f(x) \qquad\text{et}\qquad \lim_{x\to+\infty}\frac{f(x)}{x} \]

puis donner une interprétation géométrique du résultat obtenu.

2) Vérifier que :

\[ f'(x)=2h(x) \qquad\forall x\in\mathbb{R} \]

puis dresser le tableau de variation de \(f\) sur \(\mathbb{R}\).

3.a) Montrer que l'équation \(f(x)=0\) admet une unique solution \(\alpha\in\mathbb{R}\) et que \(\alpha\) appartient à l'intervalle \(]-2,2;-2[\).

b) Montrer que \((C_f)\) admet un point d'inflexion d'abscisse \(0\).

c) Calculer \(f'(0)\), puis déterminer l'équation de la droite tangente \(T\) à \((C_f)\) au point :

\[ I(0;f(0)). \]

d) Construire \(C_f\) et la droite \(T\).

📖 Corrigé

Le corrigé sera ajouté prochainement.

\textbf{Exercice 6 — Examen 2010 (9,5 points)}

On considère la fonction numérique $h$
définie sur $\mathbb{R}$ par :

\[
h(x)=x+1-e^x
\]

1) Calculer $h'(x)$ pour tout $x\in\mathbb{R}$.

2) Étudier le signe de $h'(x)$
puis dresser le tableau de variation de $h$ sur $\mathbb{R}$.

3) Calculer $h(0)$ puis en déduire le signe
de $h$ sur $\mathbb{R}$.

\textbf{Partie II}

On considère la fonction numérique $f$
définie sur $\mathbb{R}$ par :

\[
f(x)=x^2+2x-2e^x
\]

1.a) Calculer les deux limites :

\[
\lim_{x\to-\infty}f(x)
\qquad\text{et}\qquad
\lim_{x\to-\infty}\frac{f(x)}{x}
\]

puis donner une interprétation géométrique.

b) Calculer les deux limites :

\[
\lim_{x\to+\infty}f(x)
\qquad\text{et}\qquad
\lim_{x\to+\infty}\frac{f(x)}{x}
\]

puis donner une interprétation géométrique.

2) Vérifier que :

\[
f'(x)=2h(x)
\qquad\forall x\in\mathbb{R}
\]

puis dresser le tableau de variation de $f$.

3.a) Montrer que l'équation $f(x)=0$
admet une unique solution $\alpha\in\mathbb{R}$
et que $\alpha$ appartient à l'intervalle $]-2,2;-2[$.

b) Montrer que $(C_f)$ admet un point
d'inflexion d'abscisse $0$.

c) Calculer $f'(0)$ puis déterminer
l'équation de la droite tangente $T$
à $(C_f)$ au point :

\[
I(0;f(0)).
\]

d) Construire $C_f$ et la droite $T$.