Soit f la fonction définie sur ]−∞;+∞[ par f(x)=ln(1+e−x). On note Γ sa courbe représentative dans un repère orthonormal (0;i;j).
Question 1
Etudier le sens de variation de f.
Correction
On reconnait la forme (ln(u))′=uu′ On a u(x)=1+e−x et u′(x)=−e−x Ainsi
f′(x)=1+e−x−e−x
Or pour tout réel x∈]−∞;+∞[, on sait que 1+e−x>0 et que −e−x<0. De ce fait, f′ est strictement négative donc f est strictement décroissante sur ]−∞;+∞[ On en déduit le tableau de variation donné ci-dessous :
Question 2
Démontrer que pour tout nombre réel x : f(x)=−x+ln(1+ex).
Correction
ln(a)+ln(b)=ln(a×b)
e−a1=ea
ln(ea)=a
Pour tout nombre réel x, on a f(x)=ln(1+e−x). On va factoriser l'expression 1+e−x par e−x. Il vient alors que : 1+e−x=e−x(e−x1+e−x) 1+e−x=e−x(e−x1+e−xe−x) 1+e−x=e−x(e−x1+1) 1+e−x=e−x(ex+1) On substitue cela dans l'expression de f. D'où : f(x)=ln(1+e−x)⇔f(x)=ln(e−x(ex+1))⇔f(x)=ln(e−x)+ln(ex+1) Comme f(x)=ln(e−x)+ln(ex+1) alors
f(x)=−x+ln(ex+1)
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