Ex.3
Résoudre des équations avec ln
★
Résoudre sur le domaine ln(x) défini
→ ln(x)=3 → x=e³
→ ln(x+1)=0 → x+1=1 → x=0
→ ln(2x−3)=ln(5) → 2x−3=5 → x=4 (vérifier 2x−3>0 ✓)
= 2ln(x)=ln(9) → x²=9 et x>0 → x=3
Ex.4
Étude d'une fonction avec ln
★★
f(x)=ln(x)−x+1 sur ]0;+∞[
→ f'(x)=1x−1=1−xx
→ f'(x)=0 en x=1 ; f'>0 sur ]0;1[, f'<0 sur ]1;+∞[ → f admet un maximum en x=1
= f(1)=ln(1)−1+1=0, donc f(x)≤0 pour tout x>0 (maximum global = 0)
Ex.6
Inéquation logarithmique
★★
Résoudre sur le domaine de définition
→ ln(x)>2 → x>e²
→ ln(x+1)≤ln(3) → 0
= 2ln(x)−ln(x+1)>0 → x²>x+1 → x>1+√52 (avec x>0)
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ACCÈS PREMIUM — Ex. 7 à 12
★★
Niveau 2 — Intermédiaire (suite)
Ex. 7 à 9
Ex.7
Étude complète — x·ln(x)
★★
→ lim(x→0⁺) x·ln(x) = 0 (croissances comparées : x « l'emporte » sur ln(x) près de 0)
→ f'(x) = ln(x)+1 ; f'(x)=0 ⟺ x=1e ; f'<0 sur ]0;1e[, f'>0 sur ]1e;+∞[
→ Minimum : f(1e) = (1e)×(−1) = −1e
= lim(x→0⁺) f(x)=0 ; minimum de f = −1e en x=1e ; f croît ensuite vers +∞
Ex.8
Modèle de décroissance
★★
→ M(0) = 100 ; M(10) = 100×e⁻² ≈ 13,53 g
→ Demi-vie : 50 = 100×e−0,2t ⟺ e−0,2t=0,5 ⟺ −0,2t=−ln2
→ t = ln20,2 ≈ 3,47
= M(0)=100 g ; M(10)≈13,53 g ; demi-vie ≈ 3,47 ans
Ex.9
Étude f(x) = ln xx
★★★
→ f'(x) = 1−ln(x)x² ; f'(x)=0 ⟺ ln(x)=1 ⟺ x=e
→ f'>0 pour x<e, f'<0 pour x>e : maximum en x=e, f(e)=ln ee=1e
→ lim(x→0⁺) f(x) = ln(x)×(1x) → (−∞)×(+∞) = −∞ ; lim(x→+∞) f(x) = ln xx → 0 (croissances comparées)
= Maximum = 1e en x=e ; lim(x→0⁺) f(x)=−∞ ; lim(x→+∞) f(x)=0
★★★
Niveau 3 — Difficile
Ex. 10 à 12
Ex.10
Résoudre avec substitution
★★★
→ X²−3X+2=0 ⟹ (X−1)(X−2)=0 ⟹ X=1 ou X=2
→ ln(x)=1 ⟹ x=e ; ln(x)=2 ⟹ x=e²
= x = e ou x = e²
Ex.11
Comparaison — ln et exponentielle
★★★
→ f'(x)=eˣ−1 ; f'(x)=0 en x=0, f'<0 avant, f'>0 après : minimum en x=0
→ f(0) = 1−0−1 = 0 : c'est le minimum de f
→ Donc f(x)≥0 pour tout x, soit eˣ−x−1≥0
= Minimum de f = 0 en x=0, donc eˣ ≥ x+1 pour tout x réel
Ex.12
★ Défi BAC — Étude complète
★★★
→ h'(x) = 1−1x ; h''(x) = 1x²
→ h'(x)=0 ⟺ x=1 ; h'<0 sur ]0;1[, h'>0 sur ]1;+∞[ : minimum en x=1. h''(x)>0 toujours : h est convexe sur tout son domaine
→ h(1) = 1−1−ln(1) = 0 : comme h est convexe avec ce minimum global nul, h(x)≥0 pour tout x>0
→ De h(x)≥0 : x−1−ln(x)≥0 ⟺ ln(x)≤x−1
= h'(x)=1−1x ; minimum global h(1)=0 ; donc h(x)≥0 pour tout x>0, ce qui donne ln(x) ≤ x−1
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