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Il dessine ce logo à l’aide des courbes de deux fonctions
\(f\)
et
\(g\)
définies sur
\(\mathbb{R}\)
par :
\(f (x) = \text{e}^{−x} (− \cos (x) + \sin (x) + 1)\)
et
\(g (x) = −\text{e}^{−x} \cos( x)\)
.
On admet que les fonctions
\(f\)
et
\(g\)
sont dérivables sur
\(\mathbb{R}\)
.
Partie A - Étude de la fonction
\(\boldsymbol{f}\)
1. Justifier que, pour tout réel
\(x\)
, on a
\(−\text{e}^{−x} \leqslant f (x) \leqslant 3\text{e}^{−x}\)
.
2. En déduire la limite de
\(f\)
en
\(+\infty\)
.
3. Démontrer que, pour tout réel
\(x\)
,
\(f'(x) = \text{e}^{−x} (2\cos (x) − 1)\)
.
4. Dans cette question, on étudie la fonction
\(f\)
sur
\([−π \ ; \ π]\)
.
a. Déterminer le signe de
\(f'(x)\)
sur
\([−π \ ; \ π]\)
.
b. En déduire les variations de
\(f\)
sur
\([−π \ ; \ π]\)
.
Partie B - Aire du logo
On note
\(\mathscr{C}_f\)
et
\(\mathscr{C}_g\)
les représentations graphiques des fonctions
\(f\)
et
\(g\)
dans un repère orthonormé
\((\text{O},\ \vec{i},\ \vec{j})\)
. L’unité graphique est de 2 centimètres.
Ces deux courbes sont tracées ci-dessous.
1. Étudier la position relative de la courbe
\(\mathscr{C}_f\)
par rapport à la courbe
\(\mathscr{C}_g\)
sur
\(\mathbb{R}\)
.
2. Soit
\(H\)
la fonction définie sur
\(\mathbb{R}\)
par
\(H (x) =\left(− \dfrac{\cos( x)}{2} − \dfrac{\sin( x)}{2} − 1\right)\text{e}^{−x}\)
.
On admet que
\(H\)
est une primitive
sur
\(\mathbb{R}\)
de la fonction
\(x \mapsto (\sin (x) + 1)\text{e}^{−x}\)
.
On note
\(\mathscr{D}\)
le domaine délimité par la courbe
\(\mathscr{C}_f\)
, la courbe
\(\mathscr{C}_g\)
et les droites
d’équations
\(x=-\dfrac{\pi}{2}\)
et
\(x=\dfrac{3\pi}{2}\)
.
a. Hachurer le domaine
\(\mathscr{D}\)
sur le graphique.
b. Calculer, en unité d’aire, la valeur exacte de l’aire du domaine
\(\mathscr{D}\)
, puis en donner
une valeur approchée à
\(10^{−2}\)
près en
\(\text{cm}^2\)
.
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