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✏️ Exercices — Fonction exponentielle

20 exercices solides (niveau 1ère Spé) : identités, équations, inéquations, dérivées, variations, asymptotes, paramètres, modélisation.

Consignes
  • Soigne les justifications : injectivité de \(e^x\), signe de \(e^{u(x)}\), factorisations.
  • Pour les études de fonctions, calcule clairement la dérivée puis fais le tableau de variations.
  • Quand un paramètre apparaît, discute les cas avec rigueur.
  • Tu peux laisser certains résultats exacts, puis donner une valeur approchée si utile.
Exercice 1 — Simplification d’exponentielles
1ère Spé

Consigne. Simplifier l’expression suivante et l’écrire sous la forme \(e^{ax+b}\) :

\[ A=\frac{e^{2x-1}\,e^{3-4x}}{e^{1-x}}. \]

Exercice 2 — Équation exponentielle simple
1ère Spé

Résoudre sur \(\mathbb{R}\) :

\[ e^{5x-2}=e^{2x+7}. \]

Exercice 3 — Équation avec trinôme dans l’exposant
1ère Spé

Résoudre sur \(\mathbb{R}\) :

\[ e^{x^2-4x}=e^{-3}. \]

Exercice 4 — Inéquation exponentielle
1ère Spé

Résoudre sur \(\mathbb{R}\) :

\[ e^{3x+1}\le e^{2-2x}. \]

Exercice 5 — Équation avec substitution
1ère Spé

Résoudre sur \(\mathbb{R}\) :

\[ e^{x-1}+e^{1-x}=2. \]

Exercice 6 — Comparaison de \(e^{2x}\) et \(e^x\)
1ère Spé

Comparer \(e^{2x}\) et \(e^x\) suivant les valeurs de \(x\), puis étudier le signe de \[ e^{2x}-e^x. \]

Exercice 7 — Dérivées directes
1ère Spé

Calculer la dérivée des fonctions suivantes :

\[ f(x)=e^{3x-5}, \qquad g(x)=e^{-x^2+2x}, \qquad h(x)=(2x-1)e^x. \]

Exercice 8 — Étude d’une fonction produit
1ère Spé

On considère \(f(x)=\big(x^2-4x+1\big)e^x\).

  1. Montrer que \(f'(x)=\big(x^2-2x-3\big)e^x\).
  2. Étudier les variations de \(f\).
  3. Donner les extremums éventuels.
Exercice 9 — Inégalité fondamentale
1ère Spé

On définit \(p(x)=e^x-x-1\).

  1. Étudier les variations de \(p\).
  2. Montrer que \(p(x)\ge 0\) pour tout \(x\in\mathbb{R}\).
  3. En déduire une inégalité utile reliant \(e^x\) et \(x+1\).
Exercice 10 — Étude complète d’une fonction simple
1ère Spé

On considère la fonction \(f(x)=e^x(x-2)\).

  1. Calculer \(f'(x)\).
  2. Étudier le signe de \(f'(x)\) puis dresser le tableau de variations.
  3. Résoudre \(f(x)=0\).
Exercice 11 — Étude de \(x e^x\)
1ère Spé

Étudier la fonction \(f(x)=xe^x\).

  1. Calculer \(f'(x)\) puis dresser le tableau de variations.
  2. Calculer \(\lim\limits_{x\to-\infty} xe^x\) et \(\lim\limits_{x\to+\infty} xe^x\).
  3. Donner le minimum éventuel.
Exercice 12 — Fonction impaire croissante
1ère Spé

On considère \(g(x)=e^x-e^{-x}\).

  1. Montrer que \(g\) est strictement croissante.
  2. Résoudre \(g(x)=0\).
  3. Étudier la parité de \(g\).
Exercice 13 — Asymptote horizontale simple
1ère Spé

On considère \(f(x)=1-e^{-x}\).

  1. Étudier les variations et les limites en \(\pm\infty\).
  2. Montrer que la courbe admet une asymptote horizontale.
  3. Résoudre \(f(x)\ge \dfrac12\).
Exercice 14 — Fonction quotient classique
1ère Spé

Étudier la fonction

\[ f(x)=\frac{e^x}{1+e^x}. \]

  1. Montrer que \(0<f(x)<1\).
  2. Calculer \(f'(x)\) et étudier les variations.
  3. Donner les limites en \(\pm\infty\) et les asymptotes éventuelles.
Exercice 15 — Discussion de \(e^x=a\)
1ère Spé

Soit \(a\in\mathbb{R}\). Résoudre, suivant \(a\), l’équation :

\[ e^x=a. \]

Exercice 16 — Étude paramétrique de \(e^x-mx\)
1ère Spé

Soit \(m\in\mathbb{R}\). On considère

\[ f_m(x)=e^x-mx. \]

  1. Étudier les variations de \(f_m\).
  2. Discuter le nombre de solutions de \(f_m(x)=0\) selon \(m\).
Exercice 17 — Étude de \(e^x+ke^{-x}\)
1ère Spé

Soit \(k>0\). On considère

\[ g_k(x)=e^x+ke^{-x}. \]

  1. Montrer que \(g_k(x)>0\) pour tout \(x\).
  2. Étudier les variations de \(g_k\).
  3. Donner sa valeur minimale.
Exercice 18 — Modèle de croissance exponentielle
1ère Spé

Une population suit le modèle \[ P(t)=P_0e^{kt} \] où \(t\) est exprimé en années. On sait que \(P(0)=12000\) et \(P(3)=15000\).

  1. Déterminer \(P_0\).
  2. Écrire une relation permettant de déterminer \(k\).
  3. Exprimer \(P(6)\).
Exercice 19 — Décroissance discrète de 8 %
1ère Spé

Une quantité décroît de 8 % par mois. On note \(V_n\) sa valeur après \(n\) mois, avec \(V_0=500\).

  1. Exprimer \(V_n\) en fonction de \(n\).
  2. Calculer \(V_{12}\).
  3. À partir de quel mois \(V_n<200\) ?
Exercice 20 — Refroidissement exponentiel
1ère Spé

On modélise la température d’un café par \[ T(t)=20+65e^{-0{,}15t} \] avec \(t\) en minutes.

  1. Calculer \(T(0)\) et \(\lim\limits_{t\to+\infty}T(t)\).
  2. Montrer que \(T\) est décroissante.
  3. Déterminer le temps à partir duquel \(T(t)\le 40\).