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BAC Spé Maths 2022 — Centres étrangers J2

Centres étrangers 12 mai 2022
Dérivation et étude de fonctions Fonction logarithme népérien Limites de fonctions Suites numériques

Cet exercice est issu des annales officielles du Baccalauréat Spécialité Mathématiques (Terminale générale), session Centres étrangers J2 2022. Il couvre 4 thèmes : Dérivation et étude de fonctions, Fonction logarithme népérien, Limites de fonctions…. L'énoncé est accompagné d'indices progressifs pour guider la réflexion sans donner la réponse, et d'un corrigé détaillé.

Soit $f$ la fonction définie sur l'intervalle $\left]0\,;\,+\infty\right[$ par

$$f(x) = x\ln(x) + 1$$

On note $\mathcal{C}_f$ sa courbe représentative dans un repère du plan.

Question Q1

Déterminer la limite de la fonction $f$ en $0$ ainsi que sa limite en $+\infty$.

Question Q2a

On admet que $f$ est dérivable sur $\left]0\,;\,+\infty\right[$ et on notera $f'$ sa fonction dérivée.
Montrer que pour tout réel $x$ strictement positif :

$$f'(x) = 1 + \ln(x)$$

Question Q2b

En déduire le tableau de variation de la fonction $f$ sur $\left]0\,;\,+\infty\right[$. On y fera figurer la valeur exacte de l'extremum de $f$ sur $\left]0\,;\,+\infty\right[$ et les limites.

Question Q2c

Justifier que pour tout $x \in \left]0\,;\,1\right[$, $f(x) \in \left]0\,;\,1\right[$.

Question Q3a

Déterminer une équation de la tangente $(T)$ à la courbe $\mathcal{C}_f$ au point d'abscisse $1$.

Question Q3b

Étudier la convexité de la fonction $f$ sur $\left]0\,;\,+\infty\right[$.

Question Q3c

En déduire que pour tout réel $x$ strictement positif :

$$f(x) \geqslant x$$

On définit la suite $(u_n)$ par son premier terme $u_0$ élément de l'intervalle $\left]0\,;\,1\right[$ et pour tout entier naturel $n$ :

$$u_{n+1} = f(u_n)$$

Question Q4a

Démontrer par récurrence que pour tout entier naturel $n$, on a : $0 < u_n < 1$.

Question Q4b

Déduire de la question 3. c. la croissance de la suite $(u_n)$.

Question Q4c

En déduire que la suite $(u_n)$ est convergente.

Énoncé : Ministère de l'Éducation nationale — Baccalauréat Spécialité Mathématiques, Centres étrangers J2 2022. Diffusé sous Licence Ouverte 2.0 (Etalab). Indices et correction : © Objectif Maths Tours.
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