Bijection et expression de la réciproque
Colle de mathématiques
Sujet de colle de maths:- DérivéeEtude de fonctions (dérivée, continuité, variations, limites, ...)
Énoncé du sujet
Soit
définie par
.
Démontrer que
est une bijection, et déterminer la bijection réciproque
![$f:[1,+\infty[\to[1,+\infty[$](/Generateur-Devoirs/Colles/Calcul/exFR0/1.png)
![$f(x)=\exp(\ln^2 x)$](/Generateur-Devoirs/Colles/Calcul/exFR0/2.png)
Démontrer que
![$f$](/Generateur-Devoirs/Colles/Calcul/exFR0/3.png)
Correction
![\[f'(x)=2\tm\dfrac1x\tm\ln x\tm\exp\lp\ln^2 x\rp\]](/Generateur-Devoirs/Colles/Calcul/exFR0_c/1.png)
et donc, pour
,on a
et
est strictement croissante sur
.
De plus,
et, par composition de limites,
![\[\lim_{x\to+\infty}f(x)=+\infty\]](/Generateur-Devoirs/Colles/Calcul/exFR0_c/7.png)
.
En résumé
est continue strictement croissante, et réalise donc
une bijection de
sur
.
Soit
, alors l'équation
![\[\begin{array}{ll}f(x)=y&\iff \exp(\ln^2 x)=y\\[.5em]
&\iff \ln^2(x)=\ln(y)\\[.5em]
&\iff \ln(x)=\sqrt{\ln y}\\[.5em]
&\iff x=\exp\left(\sqrt{\ln y}\right)
\enar\]](/Generateur-Devoirs/Colles/Calcul/exFR0_c/12.png)
On a ainsi obtenu l'expression de la fonction réciproque
![\[f^{-1}(y)=\exp\left(\sqrt{\ln y}\right)\]](/Generateur-Devoirs/Colles/Calcul/exFR0_c/13.png)
Correction
On a![\[f'(x)=2\tm\dfrac1x\tm\ln x\tm\exp\lp\ln^2 x\rp\]](/Generateur-Devoirs/Colles/Calcul/exFR0_c/1.png)
et donc, pour
![$x>1$](/Generateur-Devoirs/Colles/Calcul/exFR0_c/2.png)
![$f'(x)>0$](/Generateur-Devoirs/Colles/Calcul/exFR0_c/3.png)
![$f$](/Generateur-Devoirs/Colles/Calcul/exFR0_c/4.png)
![$[1,+\infty[$](/Generateur-Devoirs/Colles/Calcul/exFR0_c/5.png)
De plus,
![$f(1)=1$](/Generateur-Devoirs/Colles/Calcul/exFR0_c/6.png)
![\[\lim_{x\to+\infty}f(x)=+\infty\]](/Generateur-Devoirs/Colles/Calcul/exFR0_c/7.png)
.
En résumé
![$f$](/Generateur-Devoirs/Colles/Calcul/exFR0_c/8.png)
![$[1,+\infty[$](/Generateur-Devoirs/Colles/Calcul/exFR0_c/9.png)
![$[1,+\infty[$](/Generateur-Devoirs/Colles/Calcul/exFR0_c/10.png)
Soit
![$y\geq 1$](/Generateur-Devoirs/Colles/Calcul/exFR0_c/11.png)
![\[\begin{array}{ll}f(x)=y&\iff \exp(\ln^2 x)=y\\[.5em]
&\iff \ln^2(x)=\ln(y)\\[.5em]
&\iff \ln(x)=\sqrt{\ln y}\\[.5em]
&\iff x=\exp\left(\sqrt{\ln y}\right)
\enar\]](/Generateur-Devoirs/Colles/Calcul/exFR0_c/12.png)
On a ainsi obtenu l'expression de la fonction réciproque
![\[f^{-1}(y)=\exp\left(\sqrt{\ln y}\right)\]](/Generateur-Devoirs/Colles/Calcul/exFR0_c/13.png)
Tag:Dérivée
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