Corrigé – Polynésie 2023 J2 (accessible) – Exercice 2

Thème : Fonctions, équations différentielles.

Partie A

f(x) = x 32 + 12e2x définie sur .

1. Limite en +

 lim  e−2x = 0
x→+ ∞

                   (     3)
 lim   f(x) =  lim    x −  -- =  +∞
x→+ ∞        x→+ ∞       2

lim x+f(x) = +

2. Limite en −∞

f(x) = e2x(  2x   3 2x   1)
 xe   − 2e   + 2.

lim x→−∞xe2x = 0 et lim x→−∞e2x = 0 (croissances comparées).

lim x→−∞e2x = +.

Par produit et somme, lim x→−∞f(x) = +.

3. Dérivée

f(x) = 1 + 1
2 × (2)e2x = 1 e2x.

4. Variations

f(x) = 0 ⟺ e2x = 1 2x = 0 ⟺ x = 0.

f(x) > 0 1 e2x > 0 ⟺ e2x < 1 ⟺ x > 0.

f(0) = 0 32 + 12 = 1.

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5. Équation f(x) = 0

Sur ] −∞ ; 0], f(x) 1 et f(0) = 1 < 0, et lim −∞f = +, donc une solution α.

Sur [0 ; +[, f continue et strictement croissante, f(0) = 1 < 0, lim +f = +, donc une solution β.

f(x) = 0 admet exactement deux solutions sur .

6. Convexité

f′′(x) = 2e2x > 0 pour tout x .

f est convexe sur .

Partie B : Équation différentielle

1. Solution de (E) : y+ 2y = 2x 2

Les solutions de y+ 2y = 0 sont x↦→Ce2x, C .

Une solution particulière de la forme yp(x) = ax + b :

 ′
yp + 2yp = a + 2(ax + b) = 2ax + (a + 2b) = 2x − 2

                                                               3
2a = 2  =⇒   a = 1,  a + 2b = − 2 = ⇒  1 + 2b = − 2 = ⇒  b = − --
                                                               2

Les solutions de (E) sont :

          −2x       3-
y(x) = Ce    +  x − 2,  C  ∈ ℝ

2. Condition y(0) = 1

y(0) = C 3
2 = 1 ⟺ C = 1
2.

y(x) = 1
--
2e2x + x 3
--
2 = f(x)