Étude de fonctions numériques — Terminale L : sens de variation et dérivée

Terminale Mathématiques Étude de fonctions numériques d'une variable réelle

Étude de fonctions numériques d'une variable réelle — Terminale L

En Terminale L, étudier une fonction, c'est comprendre comment une quantité évolue : augmente-t-elle, diminue-t-elle, atteint-elle un sommet ? L'outil central est la dérivée. Son signe donne le sens de variation de la fonction. C'est très utile pour optimiser : par exemple trouver le prix qui rapporte le plus à un commerçant d'Antananarivo.

Dérivée et variation : si la dérivée f'(x) est positive sur un intervalle, alors f est croissante ; si f'(x) est négative, f est décroissante. Là où f'(x) s'annule en changeant de signe, f atteint un extremum.
Exemple

Ravo, à Antsirabe, modélise son bénéfice quotidien (en milliers d'Ariary) par f(x) = −x2 + 6x − 5, où x est le nombre de sacs vendus. Sa dérivée est f'(x) = −2x + 6, qui s'annule pour x = 3. Vendre 3 sacs maximise donc son bénéfice : f(3) = −9 + 18 − 5 = 4, soit 4 000 Ariary.

xf(x)Maximum34

Courbe de f(x) = −x² + 6x − 5 : sommet (maximum) atteint en x = 3.

À retenir

  1. Le signe de la dérivée f'(x) donne le sens de variation : f'(x) > 0 → croissante, f'(x) < 0 → décroissante.
  2. Un extremum (maximum ou minimum) se trouve là où f'(x) s'annule en changeant de signe.
  3. La dérivée de x2 est 2x, celle de ax est a, et celle d'une constante est 0.
  4. L'étude de fonction sert à optimiser une situation réelle (bénéfice, coût, surface).

Exercice d'exemple

Exercice : Soit f(x) = x2 − 4x + 1. Calcule f'(x), puis détermine la valeur de x pour laquelle f atteint son minimum.
Voir la correction

f'(x) = 2x − 4. On résout 2x − 4 = 0, donc x = 2. Pour x < 2, f'(x) < 0 (décroissante) ; pour x > 2, f'(x) > 0 (croissante). La fonction atteint donc son minimum en x = 2, et f(2) = 4 − 8 + 1 = −3.

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