Entraînement

Fonctions exponentielles (2)

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Énoncé

Exercice 1

Simplifier les écritures :

  1. 0,31,3×0,32,50,3^{1,3}\times 0,3^{2,5}

  2. (40,2)0,5\left(4^{0,2}\right)^{0,5}

  3. 2,31,5×31,52,3^{1,5}\times 3^{1,5}

  4. 1,24,51,23,5\dfrac{1,2^{4,5}}{1,2^{3,5}}

Exercice 2

Déterminer la fonction ff, définie sur R\mathbb R par f(x)=Cqxf(x)=Cq^x, sachant que f(0)=3f(0)=3 et f(2)=0,75f(-2)=0,75.

Révéler le corrigé

Exercice 1

On veut simplifier des écritures avec des puissances. On utilise les règles :
am×an=am+na^m\times a^n=a^{m+n}, (am)n=amn(a^m)^n=a^{mn}, aman=amn\dfrac{a^m}{a^n}=a^{m-n}.

1) 0,31,3×0,32,50,3^{1,3}\times 0,3^{2,5}

Les deux puissances ont la même base 0,30,3, donc on additionne les exposants :
0,31,3×0,32,5=0,31,3+2,50,3^{1,3}\times 0,3^{2,5}=0,3^{1,3+2,5}
=0,33,8=0,3^{3,8}

Conclusion : 0,31,3×0,32,5=0,33,80,3^{1,3}\times 0,3^{2,5}=0,3^{3,8}.
👉 Petit conseil : dès que tu vois “même base” et un produit, pense “j’additionne les exposants”.

2) (40,2)0,5(4^{0,2})^{0,5}

On utilise la règle (am)n=amn(a^m)^n=a^{mn} :
(40,2)0,5=40,2×0,5(4^{0,2})^{0,5}=4^{0,2\times 0,5}

On calcule 0,2×0,50,2\times 0,5 :
0,2×0,5=0,10,2\times 0,5=0,1

Donc :
(40,2)0,5=40,1(4^{0,2})^{0,5}=4^{0,1}

Conclusion : (40,2)0,5=40,1(4^{0,2})^{0,5}=4^{0,1}.
👉 Petit conseil : “puissance d’une puissance” \Rightarrow tu multiplies les exposants.

3) 2,31,5×31,52,3^{1,5}\times 3^{1,5}

Ici les bases sont différentes (2,32,3 et 33). La règle am×an=am+na^m\times a^n=a^{m+n} ne s’applique pas car il faudrait la même base.
En revanche, on peut factoriser l’exposant commun 1,51,5 :

2,31,5×31,5=(2,3×3)1,52,3^{1,5}\times 3^{1,5}=(2,3\times 3)^{1,5}

On calcule 2,3×32,3\times 3 :
2,3×3=6,92,3\times 3=6,9

Donc :
2,31,5×31,5=6,91,52,3^{1,5}\times 3^{1,5}=6,9^{1,5}

Conclusion : 2,31,5×31,5=6,91,52,3^{1,5}\times 3^{1,5}=6,9^{1,5}.
👉 Petit conseil : même exposant \Rightarrow tu peux regrouper les bases : axbx=(ab)xa^x b^x=(ab)^x.

4) 1,24,51,23,5\dfrac{1,2^{4,5}}{1,2^{3,5}}

Même base 1,21,2, donc on soustrait les exposants :
1,24,51,23,5=1,24,53,5\dfrac{1,2^{4,5}}{1,2^{3,5}}=1,2^{4,5-3,5}
=1,21=1,2^{1}
=1,2=1,2

Conclusion : 1,24,51,23,5=1,2\dfrac{1,2^{4,5}}{1,2^{3,5}}=1,2.
👉 Petit conseil : quotient de puissances de même base \Rightarrow tu fais “haut moins bas”.

Exercice 2

On cherche la fonction ff définie sur R\mathbb R par
f(x)=Cqxf(x)=Cq^x, avec les informations suivantes :
f(0)=3f(0)=3 et f(2)=0,75f(-2)=0,75.

Étape 1 : utiliser la valeur f(0)=3f(0)=3

On remplace xx par 00 dans l’expression de ff :
f(0)=Cq0f(0)=Cq^0

Or q0=1q^0=1, donc :
f(0)=Cf(0)=C

Comme f(0)=3f(0)=3, on obtient :
C=3C=3

La fonction s’écrit donc provisoirement :
f(x)=3qxf(x)=3q^x

👉 Petit conseil : pour une fonction exponentielle, la valeur en 00 donne directement la constante CC.

Étape 2 : utiliser la valeur f(2)=0,75f(-2)=0,75

On remplace xx par 2-2 dans f(x)=3qxf(x)=3q^x :
f(2)=3q2f(-2)=3q^{-2}

On sait que f(2)=0,75f(-2)=0,75, donc :
3q2=0,753q^{-2}=0,75

On divise par 33 :
q2=0,25q^{-2}=0,25

👉 Petit conseil : pense à isoler la puissance avant de t’occuper de l’exposant.

Étape 3 : déterminer qq

On écrit 0,250,25 sous forme de fraction :
0,25=140,25=\dfrac{1}{4}

Donc :
q2=14q^{-2}=\dfrac{1}{4}

Or q2=1q2q^{-2}=\dfrac{1}{q^2}, donc :
1q2=14\dfrac{1}{q^2}=\dfrac{1}{4}

On en déduit :
q2=4q^2=4

Comme q>0q>0 pour une fonction exponentielle, on obtient :
q=2q=2

👉 Petit conseil : la base qq d’une exponentielle est toujours strictement positive.

Conclusion

La fonction cherchée est :
f(x)=3×2xf(x)=3\times 2^x