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Programme de mathématiques MPSI, MP2I · semestre 1

Fonctions d’une variable réelle : limites et continuité, dérivabilité, convexité

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Texte officiel du programme

Dans cette section, on démontre les théorèmes de base relatifs aux fonctions réelles de variable réelle et on développe l’étude des fonctions convexes amorcée en terminale. Dans de nombreuses questions de nature qualitative, on visualise une fonction par son graphe. Il convient de souligner cet aspect géométrique en ayant recours à de nombreuses figures.

Les fonctions sont définies sur un intervalle $I$ de $\mathbb{R}$ non vide et non réduit à un point et, sauf dans les paragraphes A-d) et B-e), sont à valeurs réelles. On dit qu’une propriété portant sur une fonction $f$ définie sur $I$ est vraie au voisinage de $a$ si elle est vraie sur l’intersection de $I$ avec un intervalle ouvert centré en $a$ si $a$ est réel, avec un intervalle $]A, +\infty[$ si $a = +\infty$, avec un intervalle $]-\infty, A[$ si $a = -\infty$.

L’étude des suites récurrentes $u_{n+1} = f(u_n)$ est l’occasion d’introduire la notion de vitesse de convergence. Sur des exemples, on met en évidence divers comportements (convergence lente, géométrique, quadratique) en explicitant le nombre d’itérations nécessaires pour obtenir une précision donnée. On pourra en particulier présenter la méthode de Newton. De même, l’étude de la dérivabilité donne un prétexte pour présenter la notion de discrétisation, à travers la méthode d’Euler.

L1 Analyse Dérivabilité des fonctions réelles solution

exo7 717

Montrer que le polynôme \(X^n+aX+b\), (\(a\) et ...

L1 Analyse Dérivabilité des fonctions réelles solution

exo7 718

Soit \(f\) une fonction \(n\) fois dérivable sur ...

L1 Analyse Dérivabilité des fonctions réelles

exo7 720

Soit \(f\) une fonction continue et dérivable sur \([a,+\infty[\) et telle que ...

L1 Analyse Dérivabilité des fonctions réelles solution

exo7 721

Dans l’application du théorème des accroissements finis à la fonction \[f(x) =\alpha x^2+\beta x+\gamma\] sur l’i ...

L1 Analyse Dérivabilité des fonctions réelles

exo7 722

Appliquer la formule des accroissements finis à la fonction \[f(x)=a+bx+ce^{\alpha x}\] (où ...

L1 Analyse Dérivabilité des fonctions réelles

exo7 723

Soit \(f\) une fonction deux fois dérivable sur \([a,a+2h]\). Par introduction de ...

L1 Analyse Dérivabilité des fonctions réelles solution

exo7 724

Soient \(x\) et \(y\) réels avec \(0<x<y\) ...

L1 Analyse Dérivabilité des fonctions réelles solution

exo7 725

Par application du théorème des accroissements finis à \(f(x) = \ln x\) sur ...

L2 Géométrie Géométrie affine euclidienne

exo7 7253

On dit qu’une partie \(X\) du plan (ou de l’espace) est convexe si elle vérifie: ...

L1 Analyse Dérivabilité des fonctions réelles

exo7 726

Étant donné \(\alpha\) dans \(]0,1[\), montrer que pour tout entier naturel ...

L1 Analyse Dérivabilité des fonctions réelles solution

exo7 727

Montrer que pour tout \(x \in \Rr\), ...

L1 Analyse Dérivabilité des fonctions réelles solution

exo7 728

Soit \(f: \Rr \longrightarrow \Rr\) définie par \(f(x) = (1-k)^3x^2+(1+k)x^3\) où ...

L1 Analyse Dérivabilité des fonctions réelles

exo7 729

Appliquer la règle de l’Hôpital aux calculs des limites suivantes : ...

L1 Analyse Dérivabilité des fonctions réelles

exo7 730

Calculer \[\lim_{x\rightarrow 0}\ \ \frac{\cos (x^4)-1}{x^4e^x} ;\]

...

L1 Analyse Dérivabilité des fonctions réelles

exo7 731

Soit \(f \in C^2 (\Rr)\) telle que ...

L1 Analyse Dérivabilité des fonctions réelles

exo7 732

Soit \(f : \Rr^ + \rightarrow \Rr\) dérivable telle que ...

L1 Analyse Dérivabilité des fonctions réelles solution

exo7 733

Déterminer les extremums de \(f (x) = x^4-x^3 + 1\) sur \(\Rr\).

L1 Analyse Dérivabilité des fonctions réelles

exo7 735

Trouver les fonctions \(f:{\Rr\rightarrow \Rr}\) dérivables en \(0\) telles que : ...

L1 Analyse Dérivabilité des fonctions réelles

exo7 736

Soit \(f\) dérivable sur \({\Rr }\) telle que ...

L1 Analyse Dérivabilité des fonctions réelles

exo7 737

Soit \(f\in C^{1}([0;1],{\Rr}),\)telle que \(f(0)=0.\) Calculer : ...

L1 Analyse Dérivabilité des fonctions réelles solution

exo7 738

Soient \(f,g :[a , b] \longrightarrow \R\) deux fonctions continues sur ...

L1 Analyse Dérivabilité des fonctions réelles solution

exo7 739

Soit \(n \geq 2\) un entier fixé et ...

L1 Analyse Dérivabilité des fonctions réelles solution

exo7 740

On considère la fonction \(f : \R \to \R\) définie par ...

L1 Analyse Fonctions circulaires et hyperboliques inverses solution

exo7 745

Une statue de hauteur \(s\) est placée sur un piédestal de hauteur \(p\).

L2 Géométrie Géométrie affine dans le plan et dans l'espace

exo7 7452

On considère dans le plan euclidien muni d’un repère orthonormé la courbe \(C\) d’équation polaire ...

L1 Analyse Fonctions circulaires et hyperboliques inverses solution

exo7 758

Montrer qu’il n’existe pas de fonction \(f:[1;+\infty [\rightarrow \Rr\) vérifiant: ...

L1 Analyse Fonctions circulaires et hyperboliques inverses solution

exo7 759

Calculer : ...

L1 Analyse Fonctions circulaires et hyperboliques inverses

exo7 772

Préciser les comportements
de \(\displaystyle{x\mapsto \frac{x^2-e^x}{x-e}}\) quand ...

L1 Analyse Fonctions circulaires et hyperboliques inverses

exo7 774

Déterminer \(\lim\limits_{ + \infty} (x-\ln (\text{ch}x))\).

L1 Analyse Calcul d'intégrales

exo7 778

Déterminer les fonctions \(f\) de \([a, b]\) dans ...

L1 Analyse Calcul d'intégrales

exo7 781

Soit \(f \in C^{0} ([0, 1], \Rr)\) telle que \(\int_{0}^{1}{f (t)dt} = \frac 12\) ...

L1 Analyse Calcul d'intégrales

exo7 782

Soit \(f \in C^0 (\Rr)\). On définit \({g} : {\Rr^*} \to {\Rr}\), ...

L1 Analyse Calcul d'intégrales

exo7 783

Soit \(f\) continue de \([0,1]\) dans ...

L1 Analyse Calcul d'intégrales

exo7 784

Soit \(f:[0,1]\rightarrow {\Rr}\) une application continue strictement croissante telle que : ...

L1 Analyse Calcul d'intégrales

exo7 785

Soit \(f:[0,1]\rightarrow {\Rr}\) une application continue, n’admettant qu’un nombre fini de zéros sur ...

L1 Analyse Calcul d'intégrales

exo7 787

Soit \(f\) continue sur \([0,\pi ]\) telle que ...

L1 Analyse Calcul d'intégrales

exo7 791

Soit \((a,b)\in {\Rr}^{2}\) (\(a<b\)), et ...

L1 Analyse Calcul d'intégrales

exo7 793

Soit \(f\) continue de \([0,1]\) dans \({\Rr}\) ...

L1 Analyse Calcul d'intégrales

exo7 796

Calculer : \[\lim\limits_{n\rightarrow \infty }\int_{0}^{1}\frac{e^{-nx}}{1+x}dx.\] Soit ...

L1 Analyse Calcul d'intégrales

exo7 798

Dire (avec justification) si les affirmations suivantes sont vraies ou fausses.

L1 Analyse Calcul d'intégrales

exo7 800

Soit \(f\) une fonction continue et strictement croissante de \([a,b]\) sur ...

L1 Analyse Calcul d'intégrales

exo7 801

Soit \(f\) et \(g\) deux fonctions intégrables sur ...

L1 Analyse Calcul d'intégrales

exo7 802

Soit \(f\) une fonction dérivable sur \([0,1]\), vérifiant :

L1 Analyse Calcul d'intégrales

exo7 803

Soit \(f\) définie et continue sur \([0,+\infty\mathclose[\), vérifiant ...

L1 Analyse Calcul d'intégrales

exo7 804

Soit \(f\) deux fois dérivable sur \([a,b]\), vérifiant ...

L1 Analyse Calcul d'intégrales

exo7 842

Soient \(f\) et \(g\) continues de \([0,1]\) dan ...

L2 Analyse Equation différentielle

exo7 857

Soit \(f\in C^{1}({\Rr},\Cc),\alpha \in {\Rr}^{+*}.\) Montrer que si : ...

L2 Analyse Equation différentielle

exo7 874

Trouver les \(f : \Rr \rightarrow \Rr\) deux fois dérivables telles que ...

L2 Analyse Equation différentielle

exo7 882

Soit \(p\) continue positive non nulle ; montrer que toute solution de ...

L2 Analyse Fonction de plusieurs variables solution

Extrema d’une fonction sur un domaine fermé

On considère la fonction \(f(x,y)=x^2+2y\) définie sur l’ensemble ...