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BAC Spé Maths 2023 — La Réunion J1

La Réunion 28 mars 2023
Calcul intégral et primitives Dérivation et étude de fonctions Fonction logarithme népérien Limites de fonctions

Cet exercice est issu des annales officielles du Baccalauréat Spécialité Mathématiques (Terminale générale), session La Réunion J1 2023. Il couvre 4 thèmes : Calcul intégral et primitives, Dérivation et étude de fonctions, Fonction logarithme népérien…. L'énoncé est accompagné d'indices progressifs pour guider la réflexion sans donner la réponse, et d'un corrigé détaillé.

On considère la fonction $f$ définie sur $\left]0\,;\,+\infty\right[$ par :

$$f(x) = 3x + 1 - 2x\ln(x).$$

On admet que la fonction $f$ est deux fois dérivable sur $\left]0\,;\,+\infty\right[$.
On note $f'$ sa dérivée et $f''$ sa dérivée seconde.
On note $\mathcal{C}_f$ sa courbe représentative dans un repère du plan.

Question Q1

Déterminer la limite de la fonction $f$ en $0$ et en $+\infty$.

Démontrer que pour tout réel $x$ strictement positif : $f'(x) = 1 - 2\ln(x)$.

Question Q2b

Étudier le signe de $f'$ et dresser le tableau de variation de la fonction $f$ sur l'intervalle $\left]0\,;\,+\infty\right[$. On fera figurer dans ce tableau les limites ainsi que la valeur exacte de l'extremum.

Démontrer que l'équation $f(x) = 0$ admet une unique solution sur $\left]0\,;\,+\infty\right[$. On notera $\alpha$ cette solution.

Question Q3b

En déduire le signe de la fonction $f$ sur $\left]0\,;\,+\infty\right[$.

Question Q4

On considère une primitive quelconque de la fonction $f$ sur l'intervalle $\left]0\,;\,+\infty\right[$. On la note $F$. Peut-on affirmer que la fonction $F$ est strictement décroissante sur l'intervalle $\left[e^{\frac{1}{2}}\,;\,+\infty\right[$ ? Justifier.

Étudier la convexité de la fonction $f$ sur $\left]0\,;\,+\infty\right[$. Quelle est la position de la courbe $\mathcal{C}_f$ par rapport à ses tangentes ?

Question Q5b

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

Question Q5c

Déduire des questions 5.a et 5.b que pour tout réel $x$ strictement positif :
$$\ln(x) \geqslant 1 - \frac{1}{x}.$$

Énoncé : Ministère de l'Éducation nationale — Baccalauréat Spécialité Mathématiques, La Réunion J1 2023. Diffusé sous Licence Ouverte 2.0 (Etalab). Indices et correction : © Objectif Maths Tours.
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