• Exercice fonction exponentielle
    📈 Exercices sur la fonction exponentielle
    1 Étude complète de \(f(x)=x+1+e^x\)

    Soit \(f\) la fonction définie sur \(\mathbb{R}\) par :

    \[f(x) = x + 1 + e^x\]

    1. Calculer \(\lim\limits_{x \to +\infty} f(x)\) puis \(\lim\limits_{x \to +\infty} \frac{f(x)}{x}\). Interpréter.

    2. Calculer \(\lim\limits_{x \to -\infty} f(x)\).

    3. Calculer \(\lim\limits_{x \to -\infty} [f(x) - (x+1)]\). Interpréter.

    4. Calculer \(f'(x)\).

    5. Étudier le sens de variation de \(f\).

    6. Dresser le tableau de variation.

    7. Équation de la tangente \((T)\) au point d'abscisse \(x_0 = 1\).

    8. Position relative de \((C_f)\) et \((\Delta): y = x+1\).

    9. Montrer que \(f(x)=0\) a une solution unique \(\alpha\) avec \(-\frac{3}{2} < \alpha < -1\).

    10. Tracer \((C_f)\).

    📝 Correction détaillée - Exercice 1

    1. Limites en \(+\infty\)

    \[\lim_{x \to +\infty} f(x) = \lim_{x \to +\infty} (x + 1 + e^x) = +\infty\]

    \[\frac{f(x)}{x} = 1 + \frac{1}{x} + \frac{e^x}{x}\]

    \[\lim_{x \to +\infty} \frac{1}{x} = 0,\quad \lim_{x \to +\infty} \frac{e^x}{x} = +\infty\]

    \[\lim_{x \to +\infty} \frac{f(x)}{x} = +\infty\] → branche parabolique direction axe des ordonnées.

    2. Limite en \(-\infty\)

    \[\lim_{x \to -\infty} x = -\infty,\quad \lim_{x \to -\infty} e^x = 0 \Rightarrow \lim_{x \to -\infty} f(x) = -\infty\]

    3. Asymptote oblique

    \[f(x) - (x + 1) = e^x\]

    \[\lim_{x \to -\infty} e^x = 0\] → \(\Delta: y = x+1\) asymptote oblique en \(-\infty\).

    4. Dérivée

    \[f'(x) = 1 + e^x\]

    5. Variations

    \(e^x > 0\) donc \(f'(x) > 0\) sur \(\mathbb{R}\) → \(f\) strictement croissante.

    6. Tableau de variation

    \(x\)\(-\infty\)\(+\infty\)
    \(f'(x)\)\(+\)
    \(f(x)\)\(-\infty\)\(\nearrow\)\(+\infty\)

    7. Tangente au point \(x_0=1\)

    \(f(1)=2+e\), \(f'(1)=1+e\)

    \(y = (1+e)(x-1) + 2+e = (1+e)x + 1\)

    8. Position relative

    \(f(x) - (x+1) = e^x > 0\) → \((C_f)\) toujours au-dessus de \(\Delta\).

    9. Solution de \(f(x)=0\)

    \(f\) continue, strictement croissante, \(\lim_{-\infty} f = -\infty\), \(\lim_{+\infty} f = +\infty\) → une solution unique \(\alpha\).

    \(f(-1.5) = -0.5 + e^{-1.5} \approx -0.2769 < 0\)

    \(f(-1) = e^{-1} \approx 0.3679 > 0\) → \(-1.5 < \alpha < -1\).

    10. Tracé

    Allure de \((C_f)\) :

        y
        ↑
    10 -|                    ➚ (C_f)
        |                  ➚
     8 -|                ➚
        |              ➚
     6 -|            ➚
        |          ➚
     4 -|        ➚
        |      ➚
     2 -|    ➚
        |  ➚
     0 -+--+--+--+--+--+--+--+--+--+→ x
        | -4 -3 -2 -1 0  1  2  3
        |  α≈-1.28
                    

    📌 Courbe en bleu, asymptote Δ en rouge pointillé

    Dima20@2022