Exercices corrigés — Dérivation Et Étude De Fonctions (1ère STI2D)

Cette page propose des exercices corrigés de mathématiques en 1ère STI2D sur Dérivation Et Étude De Fonctions. Tu vas t’entraîner sur lecture graphique, images et antécédents, variations, modélisation avec des questions progressives et des corrections pour vérifier chaque étape.

✏️ Exercices — Dérivation et étude de fonctions

1ère STI2D · 30 exercices progressifs · nombre dérivé, tangentes, variations, extrema et optimisation.

A · Nombre dérivé et tangentes

Exercice 1 — Taux de variation et nombre dérivé
1ère STI2D

Soit \(f(x)=x^2-4x+1\).

  1. Calculer \(f(1)\) puis \(f(1+h)\).
  2. Simplifier \(\dfrac{f(1+h)-f(1)}h\) pour \(h\ne0\).
  3. En déduire \(f'(1)\) et interpréter le résultat.
Exercice 2 — Vitesse instantanée
1ère STI2D

La position d’un mobile (en m) est \(s(t)=t^2+2t\), pour \(0\le t\le6\).

  1. Calculer la vitesse moyenne entre \(2\) et \(2+h\) (\(h\ne0\) et \(2+h\in[0;6]\)).
  2. En déduire \(s'(2)\).
  3. Calculer \(s'(5)\) et donner les unités.
Exercice 3 — Lecture d’une tangente
1ère STI2D

Une courbe passe par \(A(2;3)\) et sa tangente en \(A\) passe par \(B(5;9)\).

  1. Déterminer le coefficient directeur de cette tangente.
  2. Donner \(f(2)\) et \(f'(2)\).
  3. Déterminer l’équation de la tangente.
Exercice 4 — Tangente à une parabole
1ère STI2D

Soit \(f(x)=x^2-6x+5\).

  1. Calculer \(f'(x)\).
  2. Calculer \(f(2)\) et \(f'(2)\).
  3. Trouver l’équation de la tangente en \(x=2\).
Exercice 5 — Tangentes parallèles
1ère STI2D

Soit \(f(x)=x^2-4x+1\).

  1. Trouver les abscisses des tangentes de pente \(2\).
  2. Donner les équations de ces tangentes.
  3. Existe-t-il une tangente horizontale ?
Exercice 6 — Tangentes à une fonction cubique
1ère STI2D

Soit \(f(x)=x^3-3x+2\).

  1. Calculer \(f'(x)\).
  2. Déterminer l’équation de la tangente en \(x=0\).
  3. Trouver les points où la tangente est horizontale.

B · Calculs de dérivées

Exercice 7 — Dérivation de polynômes
1ère STI2D

Dériver sur \(\mathbb R\) les trois fonctions suivantes :

  1. \(f(x)=5x^3-4x^2+7x-9\).
  2. \(g(x)=-\dfrac32x^2+8x-1\).
  3. \(h(x)=7-2x^3\).

C · Signes et variations

Exercice 8 — Dérivée factorisée et son signe
1ère STI2D

Soit \(f(x)=x^3-6x^2+9x+1\).

  1. Calculer et factoriser \(f'(x)\).
  2. Résoudre \(f'(x)\ge0\).
  3. Déduire les variations de \(f\) sur \(\mathbb R\).

Exercice 9 — Une dérivée toujours positive
1ère STI2D

Soit \(f(x)=x^3+3x^2+4x-2\).

  1. Calculer \(f'(x)\) et montrer que \(f'(x)=3(x+1)^2+1\).
  2. En déduire les variations de \(f\) sur \(\mathbb R\).
Exercice 10 — Étude d’un trinôme
1ère STI2D

Soit \(f(x)=2x^2-8x+3\) sur \([-1;6]\).

  1. Étudier le signe de \(f'(x)\).
  2. Dresser le tableau de variations de \(f\).
  3. Trouver son minimum et son maximum sur l’intervalle.
Exercice 11 — Étude d’une fonction cubique
1ère STI2D

Soit \(f(x)=x^3-6x^2+9x+2\) sur \([0;5]\).

  1. Factoriser \(f'(x)\).
  2. Dresser son tableau de signes.
  3. Dresser le tableau de variations et déterminer les extrema globaux.
Exercice 12 — Variations à partir d’une dérivée donnée
1ère STI2D

On considère une fonction \(g\) sur \([-2;5]\) telle que \(g'(x)\) a le signe de \(-2(x+1)(x-3)\). On donne \(g(-2)=0\), \(g(-1)=-5\), \(g(3)=11\), \(g(5)=3\).

  1. Déterminer les intervalles de monotonie.
  2. Dresser le tableau de variations.
  3. Identifier minimum et maximum sur \([-2;5]\).
Exercice 13 — Factoriser pour étudier les variations
1ère STI2D

Soit \(f(x)=-x^2+8x-6\) sur \([0;9]\).

  1. Calculer \(f'(x)\).
  2. Dresser le tableau de variations.
  3. Calculer le maximum et les valeurs aux bornes.
Exercice 14 — Un minimum et une tangente
1ère STI2D

Soit \(f(x)=3x^2-12x+7\) sur \([0;5]\).

  1. Étudier les variations.
  2. Calculer le minimum.
  3. Déterminer l’équation de la tangente en \(x=1\).
Exercice 15 — Optimiser l’aire d’un panneau
1ère STI2D

Un panneau rectangulaire a un périmètre de \(24\ \mathrm m\). Sa largeur est \(x\) mètres.

  1. Exprimer la longueur et le domaine de \(x\).
  2. Exprimer son aire \(A(x)\).
  3. Déterminer les dimensions optimales.

D · Applications technologiques

Exercice 16 — Puissance d’un équipement
1ère STI2D

Sur \([0;10]\), une puissance électrique (en W) est \(P(I)=20I-2I^2\), \(I\) étant l’intensité (en A).

  1. Calculer \(P'(I)\) et son signe.
  2. Déterminer la puissance maximale.
  3. Interpréter les valeurs \(I=0\), \(I=5\) et \(I=10\).
Exercice 17 — Vitesse et déplacement
1ère STI2D

La position d’un chariot (en m) est \(s(t)=-t^2+6t+1\) sur \([0;6]\).

  1. Calculer la vitesse \(v(t)=s'(t)\).
  2. À quel instant le chariot s’arrête-t-il ?
  3. Déterminer la position maximale.
Exercice 18 — Coût total et coût marginal
1ère STI2D

Pour \(x\in[0;6]\) centaines de capteurs, le coût total (en milliers d’euros) est \(C(x)=x^3-6x^2+30x+100\).

  1. Calculer \(C'(x)\) et \(C'(2)\).
  2. Étudier les variations de \(C\).
  3. Interpréter \(C'(2)\) avec les unités.
Exercice 19 — Bénéfice maximal d’un atelier
1ère STI2D

Le bénéfice (en centaines d’euros) est \(B(x)=-3x^2+36x-60\), où \(x\in[0;10]\) est un nombre de dizaines d’objets.

  1. Dériver \(B\).
  2. Trouver la production qui maximise le bénéfice.
  3. Exprimer le bénéfice maximal en euros.
Exercice 20 — Hauteur maximale d’un mécanisme
1ère STI2D

La hauteur d’un dispositif (en m) est \(h(t)=-5t^2+20t+1\) sur \([0;4]\) secondes.

  1. Déterminer sa vitesse verticale.
  2. À quel instant la hauteur est-elle maximale ?
  3. Calculer cette hauteur.
Exercice 21 — Contrôle : tangente et variations
1ère STI2D

Soit \(f(x)=x^2-2x-3\) sur \([-1;4]\).

  1. Calculer \(f'(2)\) avec un taux de variation.
  2. Donner l’équation de la tangente en \(x=2\).
  3. Étudier les variations et les extrema sur l’intervalle.

E · Synthèses

Exercice 22 — Synthèse : profit d’une entreprise
1ère STI2D

Pour \(x\in[0;8]\), le bénéfice (en centaines d’euros) est \(B(x)=x^3-12x^2+36x-10\), \(x\) comptant des dizaines de produits.

  1. Factoriser \(B'(x)\).
  2. Étudier ses variations.
  3. Déterminer le bénéfice maximal sur \([0;8]\).
Exercice 23 — Lire et justifier un tableau de variations
1ère STI2D

Une fonction dérivable \(f\) sur \([0;8]\) vérifie : \(f'(x)\) a le même signe que \(3(x-2)(x-6)\), et \(f(0)=4\), \(f(2)=24\), \(f(6)=-8\), \(f(8)=12\).

  1. Compléter son tableau de variations.
  2. Trouver le maximum et le minimum globaux.
  3. Donner les abscisses des tangentes horizontales.
Exercice 24 — Application : aire sous contrainte
1ère STI2D

Avec \(40\) m de clôture, on borde trois côtés d’un enclos rectangulaire, le quatrième étant un mur. On note \(x\) la largeur perpendiculaire au mur.

  1. Exprimer la longueur et l’aire en fonction de \(x\).
  2. Déterminer le domaine pertinent.
  3. Trouver les dimensions qui maximisent l’aire.
Exercice 25 — Quotient : dérivée et domaine
1ère STI2D

Soit \(f(x)=\dfrac{3x+1}{2x-4}\) définie pour \(x\ne2\).

  1. Calculer \(f'(x)\).
  2. Déterminer ses variations sur chaque intervalle de définition.
  3. Calculer les limites au voisinage de \(2\) et aux infinis.

F · Approfondissements facultatifs

Exercice 26 — Produit de deux fonctions
1ère STI2D

Soit \(f(x)=(2x-3)(x^2+1)\).

  1. Calculer \(f'(x)\) sans développer \(f\).
  2. Développer et simplifier le résultat.
Exercice 27 — Puissance composée
1ère STI2D

Soit \(g(x)=(3x-2)^4\).

  1. Calculer \(g'(x)\).
  2. Trouver les tangentes horizontales.
  3. Dresser les variations de \(g\) sur \(\mathbb R\).
Exercice 28 — Coût moyen rationnel
1ère STI2D

Le coût moyen est \(M(x)=x+\dfrac{16}{x}\) sur \([1;10]\).

  1. Calculer et factoriser \(M'(x)\).
  2. Étudier les variations de \(M\).
  3. Déterminer sa valeur minimale.
Exercice 29 — Tangentes parallèles à une droite
1ère STI2D

Soit \(f(x)=x^3-3x^2+1\). Déterminer les abscisses où la tangente à la courbe est parallèle à \(y=3x+2\), et écrire les équations des tangentes correspondantes.

Exercice 30 — Optimisation électrique : quotient
1ère STI2D

Pour \(R>0\) (en \(\Omega\)), la puissance en W est \(P(R)=\dfrac{100R}{(R+5)^2}\).

  1. Calculer \(P'(R)\).
  2. Dresser le tableau de variations pour \(R>0\).
  3. Déterminer la résistance donnant la puissance maximale.
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