Exercices d'entrainement types du Bac : Fonctions Logarithmes, Exponentielles et Puissances
Classe:
Terminale
Exercice 1
Résoudre dans R les équations et inéquations suivantes :
a) ln(2x−3)=−1
b) ln(3x+5)−ln(x−2)=1
c) (lnx)2−4lnx+3≥0
d) ln(2x−1)+ln|x−1|=ln(2x2−5x+5)
e) 1≤ex≤5
f) e2x−3√3ex+6≥0
g) ln(x+1)≥2x
h) ln(x+1x−2)≤0
i) ex+2<√e
j) (ex+1−1)(e−ex2)≤0
Exercice 2
Résoudre dans R les équations et inéquations suivantes :
a) (2x−3)(√2x−4)(x47−2)=0
b) 4x−3×2x−10=0
c) (37)x<9
d) x√2<4
e) x√2≤√2x
f) lnx+ln(10−x2)=ln(11x2+7)−ln2
g) √5x<101000
Exercice 3
Résoudre dans R les équations suivantes :
a) e3x+e2x−10ex+8=0
b) e2x−1−√e2x+2−2e3=0
c) 2ex−4e−x+2=0
d) −e2x+ex+1+ex=e
e) Déterminer suivant m le nombre de solutions de l'équation (m−1)ex+me−x=2m
Exercice 4
Résoudre dans R2 les systèmes suivants :
(S1) : {lnx+lny=23lnx+2lny=4,(S2) : {ex+2ey=23ex−4ey=1
(S3) : {ex−2×ey−3=1ln(2x)+lny=2ln2+ln3,(S4) : {ln(xy)=53ln(xy)=3
(S5) : {ln(xy)=73lnx⋅lny=12,(S6) : {exe7=(1ey)3lnx−2lny=ln4
(S7) : {ex−e3y+1=0−ln(x+4)+ln(y+1)=ln3
Exercice 5
Déterminer les limites suivantes en +∞ :
lim
\lim_{x\rightarrow +\infty}1+x+x^{2}-\mathrm{e}^{3x}\;,\qquad\lim_{x\rightarrow +\infty}\dfrac{\ln x}{\sqrt{7}^{x}}\;,\qquad\lim_{x\rightarrow +\infty}\dfrac{\mathrm{e}^{2x^{2}}}{x^{4}+1}
Exercice 6
Déterminer les limites suivantes en -\infty\ :
\lim_{x\rightarrow -\infty}x^{4}-\mathrm{e}^{-x}+2\;,\qquad\lim_{x\rightarrow -\infty}\dfrac{\mathrm{e}^{x}+1}{\mathrm{e}^{2x}+3\mathrm{e}^{x}-1}\;,\qquad\lim_{x\rightarrow -\infty}\dfrac{\ln\left(1+\mathrm{e}^{x}\right)}{\mathrm{e}^{2x}}
Exercice 7
Déterminer les limites suivantes lorsque en 0 :
\lim_{x\rightarrow 0}\dfrac{\ln(1+\sin x)}{x}\;,\qquad\lim_{x\rightarrow 0}(x^{4}\ln^{2}x)\;,\qquad\lim_{x\rightarrow 0}\left(-3\ln(-x)+\dfrac{2}{x}\right)
\lim_{x\rightarrow 0}\dfrac{\mathrm{e}^{2x}-1}{x}\;,\qquad\lim_{x\rightarrow 0}\dfrac{\mathrm{e}^{-x}-1}{x\ln x}\;,\qquad\lim_{x\rightarrow 0}\dfrac{\mathrm{e}^{2x}-\mathrm{e}^{-x}}{2x}
Exercice 8
Déterminer les ensembles de définitions des fonctions suivantes :
a) f(x)=\ln(1-\ln x)
b) g(x)=\ln|\ln x|
c) h(x)=\dfrac{\ln(5-2x)}{\ln x}
d) k(x)=\ln|\mathrm{e}^{x}-2|
e) m(x)=\ln(4-x^{2})
f) \varphi(x)=\sqrt{2-\mathrm{e}^{x}}
g) \psi(x)=\ln|x^{2}-5x+4|
h) \chi(x)=\dfrac{\ln x}{x^{2}-1}
i) \tau(x)=\sqrt{3-\ln x}
j) \iota(x)=3\ln x+\dfrac{2}{\ln x-1}
Exercice 9
Déterminer les limites des fonctions suivantes aux bornes de leurs ensembles de définition respectifs et donner la fonction dérivée associée :
f(x)=\ln\left(\dfrac{2+x}{2-x}\right)\;,\qquad g(x)=\ln\left|\dfrac{x-2}{x-1}\right|\;,\qquad\varphi(x)=\sqrt{(\ln x)^{2}-1}
\psi(x)=(1-\ln x)^{3}\;,\qquad\kappa(x)=\dfrac{\ln(1+x^{2})}{x^{2}}\;,\qquad\Phi(x)=\ln(2x\ln x)
\chi(x)=\mathrm{e}^{x}-\ln(\mathrm{e}^{x}+1)\;,\qquad\varsigma(x)=\mathrm{e}^{\frac{1}{\ln x}}\;,\qquad\pi(x)=x\left(\mathrm{e}^{\frac{1}{x}}-1\right)
\lambda(x)=\dfrac{\mathrm{e}^{x^{2}}}{x+2}-3\mathrm{e}^{-4x}\;,\qquad\xi(x)=x\mathrm{e}^{\sqrt{x}}\;,\qquad\theta(x)=\dfrac{x\mathrm{e}^{x}-1}{\mathrm{e}^{x}-1}
Exercice 10
1) Réaliser l'étude de la fonction f\ :\ x\mapsto\ 3\mathrm{e}^{2x}-6\mathrm{e}^{x}-1.
2) Construire la courbe représentative de f dans un repère orthogonal.
3) Justifier que f s'annule exactement une fois sur \mathbb{R} et donner un encadrement à 10^{-2} près du "zéro" de f.
4) En déduire le tableau de variation de la fonction g définie sur \mathbb{R} par g(x)=3\mathrm{e}^{2x}-12\mathrm{e}^{x}-2x+1.
Exercice 11
Soit k est un réel strictement positif.
On considère f_{k}, la fonction définie sur \mathbb{R} par f_{k}(x)=\mathrm{e}^{-kx^{2}}\ et soit \ g, la fonction définie sur \mathbb{R} par :
g(x)=\dfrac{\mathrm{e}^{-x^{2}}}{x^{2}+1}
1) Étudier la fonction f_{k}\;,\ k étant fixé.
2) Déterminer la position relative des courbes \mathcal{C}_{k} et \mathcal{C}_{\rho} représentatives des fonctions f_{k} et f_{\rho} dans un repère orthogonal (O;\ \vec{i},\ \vec{j}) avec 0<k<\rho.
3) Construire les courbes \mathcal{C}_{1}\;,\ \mathcal{C}_{2} et \mathcal{C}_{4}.
4) Étudier la fonction g et montrer que sa courbe représentative \Gamma dans (O;\ \vec{i},\ \vec{j}) est située dans la portion de plan délimitée par \mathcal{C}_{1} et \mathcal{C}_{2}.
Exercice 12
On note \alpha la solution de l'équation \mathrm{e}^{x}=2\alpha\approx 0.69
1) Calculer f(\alpha) sachant que f est la fonction définie par f(t)=\dfrac{\mathrm{e}^{3t}+\mathrm{e}^{t}-1}{\mathrm{e}^{-t}+2}.
2) Résoudre dans \mathbb{R} l'équation \mathrm{e}^{2x}-3\mathrm{e}^{x}+2=0.
3) Résoudre dans \mathbb{R} l'inéquation \mathrm{e}^{x}+2\mathrm{e}^{-x}\geq 3.
Exercice 13
1) On considère la fonction f_{k} définie sur \mathbb{R} par :
f_{k}=\mathrm{e}^{x}-kx\quad\text{pour }k\in\;]0\;;\ \mathrm{e}[
a) Étudier le sens de variation de f_{k}.
b) Prouver que pour tout réel x, \ \mathrm{e}^{x}-kx>0.
2) Soit g_{k} la fonction définie sur \mathbb{R} par :
g_{k}(x)=\dfrac{\mathrm{e}^{x}}{\mathrm{e}^{x}-kx}\quad\text{pour }k\in\;]0\;;\ \mathrm{e}[
a) Étudier g_{k}\ (limites et variations).
b) Étudier la position relative des courbes représentatives de g_{k}\ et \ g_{k'} pour k<k'.
c) Construire les courbes représentatives de g_{1}\ et \ g_{2} dans un même repère.
Exercice 14
f(x)=3x+\ln\left(\dfrac{x-\mathrm{e}}{x+\mathrm{e}}\right)+1.
1) Montrer que le point A(0,\ 1) est centre de symétrie de la courbe représentative \mathcal{C} de f.
2) Montrer que \mathcal{C} possède trois droites asymptotes.
Exercice 15
1) Démontrer à l'aide d'une étude de fonction que pour tout x\geq 0 :
\ln(1+x)\geq x-\dfrac{x^{2}}{2}
2) Démontrer que pour tout x\leq 0 :
\ln(1+x)\geq x-\dfrac{x^{2}}{2}+\dfrac{x^{3}}{3}
3) La fonction f est définie sur [0,\ +\infty[ par : f(0)=1\text{ et pour }x>0\;,\ f(x)=\dfrac{\ln(1+x)}{x}
a) Profiter de l'encadrement de \ln(1+x) pour démontrer que f est dérivable en 0.
b) Terminer l'étude de f et la représenter dans un repère orthogonal.
Exercice 16
La fonction f_{a} est définie sur \mathbb{R} par f_{a}(x)=\mathrm{e}^{x^{2}-ax} où a est un réel donné.
1) Déterminer les valeurs de a correspondant aux cas suivants :
a) f_{a}(3)=1
b) f_{a}(1)=2
2) Soit g la restriction de f_{-1} à [0\;;\ 3].
a) Montrer que g est une bijection de [0\;;\ 3] sur un intervalle que l'on précisera.
b) Donner l'expression explicite de g^{-1}(x) pour x donné.
Exercice 17
\varphi et g sont les fonctions définies sur ]1,\ +\infty[ par :
\varphi(x)=\dfrac{2x^{2}}{x^{2}-1}-\ln(x^{2}-1)\quad\text{et}\quad g(x)=\dfrac{\ln(x^{2}-1)}{x}
\varphi(x)=\dfrac{2x^{2}}{x^{2}-1}-\ln(x^{2}-1)\quad\text{et}\quad g(x)=\dfrac{\ln(x^{2}-1)}{x}
f est la fonction définie sur ]0,\ +\infty[ par :
f(x)=\dfrac{\ln(\mathrm{e}^{2x}-1)}{\mathrm{e}^{x}}
f(x)=\dfrac{\ln(\mathrm{e}^{2x}-1)}{\mathrm{e}^{x}}
1) a) Étudier la fonction \varphi.
b) Montrer que l'équation \varphi(x)=0 possède une unique solution, notée \theta, dans ]1,\ +\infty[. Vérifier que 3.19<\theta<3.2.
2) a) Montrer que g est dérivable sur ]1,\ +\infty[ et que g'(x) est du signe de \varphi(x).
b) Dresser le tableau de variation de g sur ]1,\ +\infty[.
c) Montrer que : g(\theta)=\dfrac{2\theta}{\theta^{2}-1}.
En déduire un encadrement de g(\theta) d'amplitude 4\times 10^{-3}.
3) a) Montrer que : \forall\;x\in\mathbb{R}_{+}^{*}\;,\ f(x)=g(\mathrm{e}^{x}).
b) En déduire le tableau de variation de f.
c) Construire la courbe représentative \mathcal{C} de f dans un repère orthogonal après avoir précisé la position relative de \mathcal{C} et de son asymptote horizontale.
Exercice 18
1) Montrer que pour tout x, \sqrt{x^{2}+1}-x=\dfrac{1}{\sqrt{x^{2}+1}+x}.
2) En déduire que la fonction \varphi définie sur \mathbb{R} par \varphi(x)=\ln(x+\sqrt{x^{2}+1}) est impaire.
3) Calculer la dérivée de \varphi. En déduire le tableau de variation de \varphi.
Exercice 19
(\mathcal{C}) est la courbe représentative dans un repère orthonormé (O;\ \vec{i},\ \vec{j}) de la fonction g définie par :
g(x)=x^{2}(2\ln x-1)+1\;\ \text{ si }x>0\;\ \text{ et }\;\ g(0)=1
g(x)=x^{2}(2\ln x-1)+1\;\ \text{ si }x>0\;\ \text{ et }\;\ g(0)=1
1) Montrer que g est dérivable en 0.
2) Déterminer le sens de variation de la fonction g sur son ensemble de définition D_{g}.
3) En déduire le signe de g(x) sur D_{g}.
4) Terminer l'étude de g et dresser le tableau de variation de g.
5) Déterminer la position relative de (\mathcal{C}) et de la droite \Delta d'équation y=1.
6) Tracer (\mathcal{C}) et la droite \Delta.
Exercice 20
(\mathcal{C}) et (\Gamma) sont les courbes d'équations respectives : y=2^{x}\;\text{ et }\; y=\log_{2}(x) dans un repère orthogonal.
M\ et \ N sont les points d'abscisse x situés respectivement sur (\mathcal{C})\ et \ (\Gamma).
On veut déterminer x de telle façon que la distance d(x) égale à MN soit la plus petite possible.
1) Tracer (\mathcal{C}) et (\Gamma).
2) Montrer que d(x)=2^{x}-\log_{2}(x).
3) Montrer que d'(x)>0\ \Leftrightarrow\ x+\log_{2} x+2\log_{2}(\ln 2)>0.
4) Étudier la fonction \varphi\ :\ x\mapsto\ x+\log_{2} x+2\log_{2}(\ln 2) et conclure.
Mettre en évidence sur le graphique toute solution trouvée.
Exercice 21
Soit f la fonction définie sur \mathbb{R}_{+}^{*} par : f(x)=x^{\ln x}\;,\ n\geq 2 et \mathcal{C} sa courbe représentative dans un repère orthogonal (O;\ \vec{i},\ \vec{j}).
1) Étudier la fonction f.
2) Examiner la limite en +\infty de \dfrac{f(x)}{x} et de \dfrac{f(x)}{x^{n}}.
3) Représenter \mathcal{C}.
4) Montrer que la courbe \Gamma_{n} d'équation y=x^{n} et \mathcal{C} se coupent en deux points : A(1,\ 1) et B_{n} dont l'abscisse \alpha_{n} est le terme général d'une suite géométrique.
Donner la limite de la suite (\alpha_{n}).
Exercice 22
On se propose de résoudre dans \mathbb{R}_{+}^{*} l'équation E\ :\ 3^{x}+4^{x}=5^{x}.
1) Montrer que : E\ \Leftrightarrow\ f(x)=1\;\text{ où }\;f(x)=\left(\dfrac{3}{5}\right)^{x}+\left(\dfrac{4}{5}\right)^{x}.
2) a) Étudier la fonction f.
b) En déduire que E a une unique solution \alpha dans \mathbb{R}_{+}^{*}.
c) Donner la valeur de \alpha.
Exercice 23
Dans cet exercice, on se propose de comparer les réels a^{x} et x^{a} avec x>0\ et \ a\in\;\mathbb{N}\setminus\{0,\ 1\}.
On note I_{a} l'inéquation : a^{x}>x^{a}.
Posons f(x)=x\ln a-a\ln x et g(x)=\dfrac{x}{\ln x}-x\;\;\text{ sur }]1,\ +\infty[.
1) Montrer que : I_{a}\ \Leftrightarrow\ f(x)>0.
2) a) Étudier la fonction g.
b) Comparer alors les nombres a et \dfrac{a}{\ln a} suivant les valeurs de a.
3) Dresser le tableau de variation de f grâce à la question 2.
4) Conclure.
Exercice 24
Soit f la fonction définie sur \mathbb{R}_{+}^{*} par :
\left\{\begin{array}{lcl} f(0) &=& 1\\ f(1) &=& 0\\ f(x) &=& \mathrm{e}^{\frac{1}{\ln x}}\quad\text{si }x>1 \end{array}\right.
\left\{\begin{array}{lcl} f(0) &=& 1\\ f(1) &=& 0\\ f(x) &=& \mathrm{e}^{\frac{1}{\ln x}}\quad\text{si }x>1 \end{array}\right.
\mathcal{C} est la courbe représentative de f dans un repère orthonormé direct (O;\ \vec{i},\ \vec{j}).
\Delta est la droite d'équation y=x.
1) a) Montrer que f est continue en 0 et continue à gauche en 1.
b) f est-elle continue à droite en 1 ?
c) Étudier les variations de f dans ]0,\ 1[ et dans ]1,\ +\infty[.
2) a) Démontrer que : \forall\;x\in\;D_{f}\;,\ (f\circ f)(x)=x.
b) En déduire que pour tout x\ de \ D_{f},
M(x,\ y)\in\mathcal{C}\ \Leftrightarrow\ N(y,\ x)\in\mathcal{C}
c) En déduire une propriété remarquable de \mathcal{C}.
3) a) Montrer que \mathcal{C} a une tangente verticale au point A(0,\ 1).
b) En déduire que \mathcal{C} a une tangente horizontale au point B(1,\ 0).
c) Déterminer l'intersection \mathcal{C}\cap\Delta et vérifier qu'en chacun des points d'intersection de \mathcal{C} et \Delta, la tangente à \mathcal{C} est perpendiculaire à \Delta.
d) Construire \mathcal{C} en tenant compte de toutes les questions précédentes.
Exercice 25
Soit f et g deux fonctions définies sur \mathbb{R} par : f(x)=\ln\sqrt{x^{2}+1}\quad\text{et}\quad g(x)=\sqrt[7]{x^{2}}
1) Étudier f et g et construire les courbes représentatives \mathcal{C} et \Gamma de f et g ainsi que celle de la fonction \ln\;;\ \mathcal{C}_{\ln} dans un même repère orthogonal.
2) Calculer \lim_{x\rightarrow +\infty}\dfrac{f(x)}{g(x)}
3) Vérifier que \mathcal{C} et \mathcal{C}_{\ln} sont asymptotes.
4) Pour approcher les points éventuels de \mathcal{C}\cap\Gamma, on se satisfait de chercher ceux de \mathcal{C}_{\ln}\cap\Gamma.
a) Étudier la fonction h définies sur \mathbb{R}_{+}^{*} par h(x)=x^{\frac{2}{7}}-\ln x.
b) Déterminer des valeurs approchées à 10^{-3} près des abscisses \alpha et \beta des deux points de \mathcal{C}_{\ln}\cap\Gamma.
c) Estimer (f-g)(\alpha) et (f-g)(\beta). Que peut-on en dire ?
Exercice 26
1) Soit f la fonction définie sur \mathbb{R} par :
f(x)=\dfrac{\mathrm{e}^{x}+\mathrm{e}^{-x}}{2}.
f(x)=\dfrac{\mathrm{e}^{x}+\mathrm{e}^{-x}}{2}.
Étudier les limites de f quand x tend vers +\infty\ et \ -\infty.
2) Résoudre dans \mathbb{R}, l'inéquation 2(x^{4}-1)+x(x^{2}-1)\geq 0.
En déduire l'ensemble des solutions de l'inéquation suivante dans \mathbb{R} :
2\mathrm{e}^{2x}+\mathrm{e}^{x}\geq 2\mathrm{e}^{-2x}+\mathrm{e}^{-x}
3) Soit la fonction g définie sur \mathbb{R} par : g(x)=2[f(x)]^{2}+f(x)-1.
Démontrer que pour tout x réel, g(x)=f(2x)+f(x). Montrer que g est paire, étudier ses variations et tracer sa représentation graphique \Gamma dans un repère orthonormal.
Exercice 27
Soit f et g les fonctions définies sur \mathbb{R}^{*} par :
f(x)=x2^{-x}\quad\text{ et }\quad g(x)=x^{-1}2^{x}
1) Étudier les limites de f et de g aux bornes de leur ensemble de définition (on pourra poser u=x\ln 2).
2) Étudier les variations des fonctions f\ et \ g.
3) Tracer \mathcal{C}_{f} et \mathcal{C}_{g}, courbes représentatives de f\ et \ g.
Commentaires
Oumar drame (non vérifié)
mer, 08/19/2020 - 16:09
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Se site est vraiment
HAKIZIMANA (non vérifié)
mar, 12/13/2022 - 10:34
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Bonjour merci énormément
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