✏️ Exercices — Variations de fonctions (TRÈS DIFFICILE)
Thèmes : sens de variation • extremums • tableaux de variation • tableau de signe • exploitation graphique.
Objectif : conclusions rigoureuses (comparaisons, encadrements, inéquations, lecture graphique).
Répondre en intervalles [a ; b] / inégalités.
Exercice 1 — Monotonie ⇒ comparaisons + encadrements (sans calcul)
2ndeDonnées. Une fonction \(f\) est définie sur \([-4 ; 6]\). Son tableau de variation est :
| \(x\) | -4 | \(\nearrow\) | 1 | \(\searrow\) | 6 |
|---|---|---|---|---|---|
| \(f(x)\) | -2 | 5 | 0 |
- (a) Comparer \(f(-3)\) et \(f(0)\).
- (b) Comparer \(f(2)\) et \(f(5)\).
- (c) Encadrer \(f(x)\) pour tout \(x\in[-4 ; 6]\).
- (d) Résoudre l’inéquation \(f(x)\ge 0\) sur \([-4 ; 6]\) en utilisant le tableau.
Exercice 2 — Tableau de signe ⇒ variations d’une fonction rationnelle (niveau piège)
2ndeOn considère \(g(x)=\dfrac{x-2}{x^2-9}\) définie sur \(\mathbb{R}\setminus\{-3;3\}\).
- (a) Factoriser le dénominateur et donner le domaine.
- (b) Dresser le tableau de signe de \(g(x)\).
- (c) Résoudre \(g(x)\ge 0\).
- (d) Résoudre \(g(x)\le \dfrac{1}{4}\) (indiquer la méthode).
Exercice 3 — Fonction par morceaux : variations + extremums + comparaisons
2ndeOn définit \(h\) sur \([-4;4]\) par :
\[ h(x)= \begin{cases} -x-1 & \text{si }x\in[-4;0]\\ x^2-1 & \text{si }x\in[0;4] \end{cases} \]
- (a) Étudier les variations de \(h\) sur \([-4;0]\) puis sur \([0;4]\).
- (b) Dresser le tableau de variation complet sur \([-4;4]\) (valeurs clés).
- (c) Donner le minimum et le maximum de \(h\) sur \([-4;4]\) et où ils sont atteints.
- (d) Résoudre \(h(x)\le 0\) sur \([-4;4]\).
Exercice 4 — Exploitation graphique (sans dessin) : lecture + inéquations
2ndeOn te donne des informations de lecture de courbe (comme si tu lisais un graphique).
- La courbe de \(f\) coupe l’axe des abscisses en \(x=-2\) et \(x=3\).
- Elle passe par \((0; -3)\) et \((1; -4)\).
- Elle a un minimum en \(x=1\) de valeur \(-4\).
- Elle a un maximum local en \(x=-1\) de valeur \(2\).
- Elle est croissante sur \([-3;-1]\), décroissante sur \([-1;1]\), puis croissante sur \([1;4]\).
- (a) Donner le tableau de variation (sur \([-3;4]\)).
- (b) Encadrer \(f(x)\) pour \(x\in[-3;4]\) (min/max global sur cet intervalle).
- (c) Résoudre \(f(x)\ge 0\) sur \([-3;4]\).
- (d) Comparer \(f(-2{,}5)\) et \(f(-1{,}5)\), puis \(f(0)\) et \(f(2)\).
Exercice 5 — Tableau de signe + inéquations (quotient) — niveau examen
2ndeOn considère \(p(x)=\dfrac{(2x-1)(x+4)}{(x-3)(x+1)}\) définie sur \(\mathbb{R}\setminus\{-1;3\}\).
- (a) Donner le domaine et les zéros de \(p\).
- (b) Dresser le tableau de signe de \(p(x)\).
- (c) Résoudre \(p(x)>0\).
- (d) Résoudre \(p(x)\le 0\) en écriture d’intervalles.
Exercice 6 — Variations + résolution d’inéquations avec une fonction monotone
2ndeDonnées. \(f\) est strictement croissante sur \([-2;5]\) et on sait :
- \(f(-2)=-7\), \(f(1)=-1\), \(f(3)=2\), \(f(5)=9\).
- (a) Encadrer \(f(x)\) pour tout \(x\in[-2;5]\).
- (b) Résoudre \(f(x)\ge 2\) sur \([-2;5]\).
- (c) Résoudre \(f(x)\le -1\) sur \([-2;5]\).
- (d) Comparer \(f(0)\) et \(f(4)\) puis encadrer \(f(0)\) et \(f(4)\).
Exercice 7 — Tableau de variation ⇒ équations : nombre de solutions (raisonnement)
2ndeDonnées. Sur \([-6;8]\), une fonction \(u\) a le tableau de variation :
| \(x\) | -6 | \(\nearrow\) | -2 | \(\searrow\) | 3 | \(\nearrow\) | 8 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| \(u(x)\) | -5 | 4 | -1 | 6 |
- (a) Combien de solutions l’équation \(u(x)=0\) a-t-elle sur \([-6;8]\) ? Justifier.
- (b) Résoudre \(u(x)\ge 4\) sur \([-6;8]\) (écriture avec points \(\alpha\), \(\beta\) si besoin).
- (c) Résoudre \(u(x)\le -1\) sur \([-6;8]\).
- (d) Encadrer l’ensemble des valeurs possibles de \(u(x)\) sur \([-6;8]\).
Exercice 8 — Tableau de signe d’une dérivée (niveau 2nde+) ⇒ variations
2ndeOn considère une fonction \(f\) définie sur \([-5;7]\) et on te donne le signe de \(f'(x)\) :
- \(f'(x)>0\) sur \([-5;-1[\), \(f'(-1)=0\), \(f'(x)<0\) sur \(]-1;4[\), \(f'(4)=0\), \(f'(x)>0\) sur \(]4;7]\).
- De plus : \(f(-5)=1\), \(f(-1)=6\), \(f(4)=-2\), \(f(7)=0\).
- (a) Dresser le tableau de variation de \(f\) sur \([-5;7]\).
- (b) Donner les extremums (local et global) sur \([-5;7]\).
- (c) Résoudre \(f(x)\ge 0\) sur \([-5;7]\) (expliquer le raisonnement).
- (d) Comparer \(f(2)\) et \(f(6)\) (peut-on conclure ?).
Exercice 9 — Signe d’un polynôme via factorisation + tableau de signe (très dur)
2ndeOn considère \(q(x)=x^4-5x^2+4\).
- (a) Factoriser \(q(x)\) complètement.
- (b) Dresser le tableau de signe de \(q(x)\).
- (c) Résoudre \(q(x)\ge 0\).
- (d) Résoudre \(q(x)<0\) et donner une interprétation graphique (courbe au-dessus/en dessous de l’axe).
Exercice 10 — Challenge final : variations + signe + inéquation (ultra complet)
2ndeOn considère \(F(x)=(x-1)(x+2)(x-4)\) (polynôme).
- (a) Dresser le tableau de signe de \(F(x)\).
- (b) En déduire les solutions de \(F(x)\ge 0\) puis de \(F(x)<0\).
- (c) On définit \(G(x)=\dfrac{F(x)}{x-4}\) sur \(\mathbb{R}\setminus\{4\}. Simplifier \(G(x)\) et étudier son signe.
- (d) Résoudre \(\dfrac{(x-1)(x+2)}{x-4}\le 0\) (écriture en intervalles).