Mathématiques

Question

Bonjour, j'aurais besoin de votre aide s'il vous plaît. J'ai un exercice de maths sur les fonctions logarithme népérien, alors ça s'articule ainsi: On donne la fonction f définie sur R*+ par:f(x)=xlnx. Justifier que f est dérivable sur ]0;+∞[ et calculer f'(x). En déduire une primitive sur ]0;+∞[ de la fonction ln.
Également j'ai du mal avec cette opération: (lnx)⁴-5(lnx)²+4=0 avec laquelle on me demande de résoudre dans R tout en précisant l'ensemble de validité
Merci d'avance ! ! !

2 Réponse

  • En tant que produit des fonctions x et ln(x) la fonction f(x) = x ln(x) est dérivable sur son ensemble de définition, c'est à dire ]0 ; +infini[.

    Pour dérivée f, on va donc utiliser la formule de dérivation du produit :

    (uv)' = u'v + uv'  avec u(x) = x et v(x) = ln(x) c'est à dire  u'(x) = 1  et  v'(x) = 1/x.

    Cela nous donne :  f ' (x) = ln(x) + x*1/x = ln(x) + 1.

    Ainsi,  f ' (x) = ln(x) + 1.

    Donc, pour trouver une primitive de ln(x), on pourrait écrire que :
    ln(x) =  (ln(x) + 1) - 1
    donc ln(x) = f ' (x) - 1

    Donc si j'appelle G(x) la primitive de ln(x) sur ]0 ; +infini[
    (elle existe forcément puisque la fonction ln est continue sur ]0 ; +infini[)

    Alors, on a :  G(x) = f(x) - x = xln(x) - x
    (car une primitive de f' est f et une primitive de - 1 est - x)

    Equation (ln x)^4 - 5(ln x)^2 + 4 = 0

    Pour que cette équation ait un sens, il est nécessaire que le ln(x) existe et donc que x soit un réel strictement positif.
    Donc, on ne peut résoudre cette équation que sur ]0 ; +infini[.

    On pose alors  X=(ln x)² du coup, notre équation est équivalente à :
    X² - 5X + 4 = 0.

    C'est un polynôme du second degré dont on peut déterminer les racines à l'aide du discriminant.

    Delta = (-5)² - 4x1x4 = 25 - 16 = 9 > 0.

    Il y a donc deux racines :  X1 = (5 - 3) / 2 = 2 / 2 = et  X2 = (5 + 3) / 2 = 4.

    Or, comme X = (ln x)², cela nous donne donc à résoudre :

    (ln x)² = 1   ou   (ln x)² = 4    c'est à dire :

    ln x = 1 ou ln x = -1 (pour la première) et ln x = 2 ou ln x = - 2 (pour la seconde)

    Cela me donne donc quatre solutions strictement positives :

    x1 = e^1   x2 = e^(-1)   x3 = e^2  et x4 = e^(-2).
  • Bonjour,

    Soit la fonction définie sur R*+ par:
    f(x)=x㏑x
    La fonction x est une fonction qui est dérivable sur R*+ et la fonction ln est aussi dérivable sur R*+. On a donc un produit de 2 fonctions qui est aussi dérivable sur R*+.
    La fonction f est du type uv donc sa dérivée sera du type u'v+uv' donc:
    f'(x)=(x㏑x)'
    u(x)=x donc u'(x)=1
    v(x)=㏑x donc v'(x)=1/x
    f'(x)=u'(x)v(x)+u(x)v'(x)
    f'(x)=㏑x+x/x
    f'(x)=ln(x)+1
    Il vient alors de suite que:
    ㏑x=f'(x)-1
    ∫㏑xdx=∫f'(x)-1dx
    ∫lnxdx=∫f'(x)dx-∫1dx
    ∫lnxdx=f(x)-x
    on nomme h(x)=lnx et comme f(x)=x㏑x donc:
    ∫h(x)dx=x㏑x-x
    H(x)=x㏑x-x
    Une primitive de ㏑x est une fonction du type x㏑x-x

    Soit l'équation donnée par:
    (lnx)^4-5(lnx)²+4=0
    On pose alors X=(lnx)² donc:
    X²-5X+4=0
    Δ=b²-4ac=(-5)²-4(1)(4)=25-16=9
    X(1)=(-b-√Δ)/2a=(5-3)/2=1
    X(2)=(-b+√Δ)/2a=(5+3)/2=2
    Comme on a X=(lnx)² donc:
    (lnx)²=1 donc x=e ou x=1/e
    (lnx)²=2 donc x=e² ou x=1/e²
    On en déduis alors:
    S={1/e²,1/e,e,e²}

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