Agilité

Variations de fonctions (3)

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Énoncé

Soit ff la fonction définie sur R{2}R-\{2\} par : f(x)=ax2+bx+cx2f(x)=\dfrac{\text{a}x^2+\text{b}x+\text{c}}{x-2} et (C)(C) sa courbe représentative dans un plan muni d'un repère orthonormal.

Déterminez aa, bb, cc pour que (C)(C) ait les propriétés suivantes :
\checkmark (C)(C) passe par le point A(0;5)A(0;5)
\checkmarkla tangente à (C)(C) au point AA est parallèle à l'axe des abscisses ;
\checkmarkla tangente à (C)(C) au point BB d'abscisse 11 a pour coefficient directeur 3-3.


Étudier les variations de la fonction ff ainsi obtenue.
Tracer (C)(C).

Révéler le corrigé

Soit f(x)=ax2+bx+cx2f(x)=\dfrac{ax^2+bx+c}{x-2} définie sur R\{2}\mathbb{R}\backslash\{2\}.

C passe par le point A(0;5)A(0;5) :
f(0)=5 \Longleftrightarrow f(0)=5
a02+b0+c02=5 \Longleftrightarrow \dfrac{a0^2+b0+c}{0-2}=5
c2=5 \Longleftrightarrow \dfrac{c}{-2}=5
c=10 c=-10

La tangente à (C)(C) au point A(0;5)A(0;5) est parallèle à l'axe des abscisses :
Posons u(x)=ax2+bx+cu(x)=ax^2+bx+c et v(x)=x2v(x)=x-2
u(x)=2ax+bu'(x)=2ax+b v(x)=1v'(x)=1
Du=RD_u'=\mathbb{R} Dv=RD_v'=\mathbb{R}
ff est dérivable sur R\{2}\mathbb{R}\backslash\{2\}.
f(x)=(2ax+b)(x2)ax2bxc(x2)2=2ax24ax+bx2bax2bxc(x2)2f'(x)=\dfrac{(2ax+b)(x-2)-ax^2-bx-c}{(x-2)^2}=\dfrac{2ax^2-4ax+bx-2b-ax^2-bx-c}{(x-2)^2}
f(x)=ax24ax2bc(x2)2f'(x)=\dfrac{ax^2-4ax-2b-c}{(x-2)^2}
Donc,
f(0)=0f'(0)=0
a024a02bc(x2)2=0 \Longleftrightarrow \dfrac{a0^2-4a0-2b-c}{(x-2)^2}=0
2bc4=0 \Longleftrightarrow \dfrac{-2b-c}{4}=0
2b4104=0 \Longleftrightarrow \dfrac{-2b}{4}-\dfrac{10}{4}=0
b=5 \Longleftrightarrow b=5

La tangente à (C)(C) au point B(1;y)B(1;y) a pour coefficient directeur 3-3 :
f(1)=3 \Longleftrightarrow f'(1)=-3
a124a12(5)+10(x2)2=3 \Longleftrightarrow \dfrac{a1^2-4a1-2(5)+10}{(x-2)^2}=-3
a=1 \Longleftrightarrow a=1

Ainsi, on a déterminé aa, bb et cc pour que (C)(C) réponde aux trois propriétés proposées.

Il est possible de vérifier que l'on ne s'est pas trompé en affichant le graphique à sur la calculatrice et en vérifiant les 33 propriétés graphiquement.


Soit f(x)=x2+5x10x2f(x)=\dfrac{x^2+5x-10}{x-2} définie sur R\{2}\mathbb{R}\backslash\{2\}
ff est dérivable sur DfD_f
f(x)=x24x(x2)2=x(x4)(x2)2f'(x)=\dfrac{x^2-4x}{(x-2)^2}=\dfrac{x(x-4)}{(x-2)^2}
Le dénominateur est strictement positif (carré non nul), donc la dérivée a le même signe que x(x4)x(x-4) qui est un polynôme du second degré, positif à l'extérieur des racines 00 et 44 et négatif entre les racines (sous condition de l'ensemble de définition bien sûr). On obtient alors le tableau de variations suivant :

picture-in-textCourbe

picture-in-text