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Exercice corrigé : Étude complète d'une fonction exponentielle

Calculer des limitesÉtudier les variationsÉtudier la convexité et un point d'inflexionDémontrer une inégalité par convexité

On considère la fonction $f$ définie sur $\mathbb{R}$ par $f(x)=(2x+1)e^{-x}$. On note $\mathcal{C}_f$ sa courbe représentative dans un repère orthonormé.

  1. a. Déterminer la limite de $f$ en $-\infty$. b. On rappelle que $\lim\limits_{x\to+\infty}xe^{-x}=0$. Déterminer la limite de $f$ en $+\infty$ et interpréter graphiquement le résultat.

  2. a. Montrer que pour tout réel $x$, $f'(x)=(1-2x)e^{-x}$. b. Dresser le tableau de variations de $f$ sur $\mathbb{R}$.

  3. a. On admet que $f$ est deux fois dérivable sur $\mathbb{R}$. Montrer que pour tout réel $x$, $f''(x)=(2x-3)e^{-x}$. b. Étudier la convexité de $f$ et donner les coordonnées exactes du point d'inflexion de $\mathcal{C}_f$.

  4. a. Déterminer une équation de la tangente $T$ à $\mathcal{C}_f$ au point d'abscisse $0$. b. Montrer que pour tout $x\in\left]-\infty\,;\frac32\right]$, $f(x)\leqslant x+1$. c. Montrer que cette inégalité est vraie pour tout réel $x$. d. En déduire que pour tout réel $x$, $2x+1\leqslant(x+1)e^x$.

Le cours associé

Compléments sur la dérivation, convexité

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