Comment dresser un tableau de variations d’une fonction ?

William Mievre - Mis à jour le 28/06/2022
dresser un tableau de variations d'une fonction

Vous souhaitez connaître les variations d’une fonction ? Rassurez-vous, vous êtes au bon endroit ! Grâce à ce cours, vous saurez aisément comment dresser un tableau de variations d’une fonction grâce à une méthode adaptée et à des conseils méthodologiques de pointe !

Méthode : Dresser le tableau de variations d’une fonction

Conseils méthodologiques : tableau de variations d’une fonction

Soit f une fonction définie sur un intervalle I de \mathbb{R}.
  • On étudie la dérivabilité de la fonction sur I.
  • On calcule l’expression de f' que l’on factorise si possible.
  • On dresse le tableau de signe de f' sur I.
  • On en déduit le tableau de variation de f de I.
  • Connaître le tableau de variation d’une fonction est utile pour deux situations particulières que nous
    détaillons dans les deux exemples.

    Application de la méthode : déterminer des extremums.

    Déterminer le maximum de la fonction f: x\mapsto \dfrac{\ln(x)}{x}.
    La fonction f est définie et dérivable sur \mathbb{R}_+^* (comme quotient de fonctions dérivables sur \mathbb{R}_+^*, le dénominateur ne s’y annulant pas). De plus :

        \[\forall x\in\mathbb{R}_+^*,\;f'(x)=\dfrac{x\times 1/x-\ln(x)}{x^2}=\dfrac{1-\ln(x)}{x^2}.\]

    Un carré étant toujours positif, f'(x) est du même signe que 1-\ln(x). On étudie le signe de cette expression : 1-\ln(x)\ge 0\Longleftrightarrow \ln(x)\le 1\Longleftrightarrow x\le \e. Notons que (le calcul de ces limites sera présenté ultérieurement):

        \[\lim_{x\to 0^+}f(x)=-\infty, \;\lim_{x\to +\infty}f(x)=0,\;f(\e)=\e^{-1}.\]

    On en déduit le tableau de variation de f :

    La fonction f admet e^{-1} pour maximum atteint pour x=e.

    Application de la méthode : déterminer des inégalités.

    Montrons que pour tout x\in\mathbb{R}_+, \sin(x)\le x.
    On considère la fonction g:x\mapsto x-\sin(x), définie et dérivable sur \mathbb{R} (comme différence de fonctions dérivables sur \mathbb{R}). De plus :

        \[\forall x\in\mathbb{R},\;g'(x)=1-\cos(x).\]

    Un cosinus prend ses valeurs dans l’intervalle [-1,1], donc g'(x) est toujours positif.
    La fonction g est croissante sur \mathbb{R} et g(0)=0. on en déduit que :

        \[\forall x\in\mathbb{R}_+,\;g(x)\ge g(0)\Longleftrightarrow x-\sin(x)\ge 0\Longleftrightarrow \sin(x)\le x.\]

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    Cet article est extrait de l’ouvrage Maths MPSI-MP2I. Tout-en-un : cours, méthodes, entraînement et corrigés (éditions Vuibert, juin 2021) écrit par E. Thomas, S. Bellec, G. Boutard. ISBN n°9782311408720

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    William Mievre
    Co-fondateur des Sherpas
    Passé par une Prépa HEC puis l'ESCP, j'ai donné des centaines d'heures de cours particuliers avant de créer Les Sherpas avec Étienne. Passionné d'éducation, je te partage désormais mes meilleurs conseils afin de t'aider à réussir et t'épanouir dans tes études. Cheers ✌️💖 !

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