Mathématiques 1re Spécialité

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Cahier d'algorithmique et de programmation
Rappels de seconde
Chapitre 6
Entraînement

Généralités sur la fonction exponentielle

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Différenciation
Parcours 1 : exercices ; ; ; ; et
Parcours 2 : exercices ; ; ; ; ; et
Parcours 3 : exercices ; ; ; ; et
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45
[Calculer.]

f est définie sur \R par {f(x)=-2\, \mathrm{e}^{x}.}
Vérifier que f = f' et calculer f(0).
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46
[Calculer.]
Déterminer une fonction g définie et dérivable sur \mathbb{R} telle que g' = g et g(0)=\dfrac{3}{2}.
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47
[Calculer.]
Déterminer une fonction h définie et dérivable sur \mathbb{R} telle que h' = h et h(0)=-4.
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48
Démo
[Raisonner.]
On souhaite démontrer que, pour tous réels x et y, \mathrm{e}^{x-y}=\dfrac{\mathrm{e}^{x}}{\mathrm{e}^{y}}. 1. Écrire \dfrac{\mathrm{e}^{x}}{\mathrm{e}^{y}} sous la forme d'un produit.

2. Sachant que \mathrm{e}^{x} \times \mathrm{e}^{y}=\mathrm{e}^{x+y} et \mathrm{e}^{-x}=\dfrac{1}{\mathrm{e}^{x}}, démontrer la proposition énoncée.
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49
[Calculer.]
Simplifier au maximum les expressions suivantes ; c'est-à-dire en n'utilisant qu'une seule fois l'exponentielle dans l'expression finale.
1. \mathrm{A}=\mathrm{e}^{5} \times\left(\mathrm{e}^{3}\right) \times \mathrm{e}^{-4}

2. \mathrm{B}=\dfrac{\mathrm{e}^{7}}{\mathrm{e}^{-4}}

3. \mathrm{C}=\dfrac{\mathrm{e}^{-3} \times \mathrm{e}^{8}}{\mathrm{e}^{3}}
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50
[Calculer.]

Simplifier au maximum les expressions suivantes. 1. \mathrm{A}=\mathrm{e}^{2} \times \mathrm{e}^{32} \times \mathrm{e}^{8}

2. \mathrm{B}=\dfrac{\mathrm{e}}{\mathrm{e}^{5}}

3. \mathrm{C}=\dfrac{\left(\mathrm{e}^{7}\right)^{3} \times \mathrm{e}^{4}}{\mathrm{e}^{-4}}
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51
[Calculer.]
x est un réel quelconque. Simplifier au maximum les expressions suivantes.
1. a(x)=\mathrm{e}^{2 x} \times\left(\mathrm{e}^{x}\right)^{2} \times \mathrm{e}^{-3 x}

2. b(x)=\dfrac{\mathrm{e}^{x^{2}}}{\mathrm{e}^{x}}

3. c(x)=\dfrac{\mathrm{e}^{x-1} \times \mathrm{e}^{4 x}}{\mathrm{e}^{x}}

4. d(x)=\dfrac{\mathrm{e}^{-2 x}}{\mathrm{e}^{-3 x} \times \mathrm{e}^{x+1}}
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[Calculer.]
t est un réel quelconque. Simplifer au maximum les expressions suivantes. 1. d(t)=\mathrm{e}^{3 t} \times \mathrm{e}^{1-6 t} \times\left(\mathrm{e}^{2 t+1}\right)^{3}

2. e(t)=\dfrac{\mathrm{e}^{8 t-3}}{\mathrm{e}^{2 t+5}}

3. f(t)=\dfrac{\mathrm{e}^{-2 t+1} \times \mathrm{e}^{6 t+5}}{\mathrm{e}^{-4 t-2}}
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53
[Calculer.]

n est un entier relatif quelconque. Simplifier au maximum les expressions suivantes. 1. u(n)=\mathrm{e}^{2 n+1} \times \mathrm{e}^{3 n-4}

2. v(n)=\dfrac{\mathrm{e}^{5 n-3}}{\mathrm{e}^{-2 n+1}}

3. w(n)=\left(\mathrm{e}^{2 n-1}\right)^{2} \times \mathrm{e}^{3 n+4}
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54
[Calculer.]
x est un réel quelconque. Simplifier au maximum les expressions suivantes. 1. g(x)=\left(\mathrm{e}^{4 x-5} \times \mathrm{e}^{3 x+2}\right)^{3}

2. h(x)=\dfrac{\mathrm{e}^{3 x}}{\mathrm{e}^{-x} \times\left(\mathrm{e}^{-3 x}\right)^{2}}
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55
[Calculer.]
Dans GeoGebra, la commande Simplifier permet d'écrire une fonction sous la forme la plus simple possible.

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Vérifier que l'expression saisie se simplifie bien en \mathrm{e}^{-(13 x+7)}.
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[Calculer.]

Développer et réduire les expressions suivantes. 1. \mathrm{A}=\mathrm{e}^{4}\left(\mathrm{e}^{3}+\mathrm{e}^{7}\right)

2. \mathrm{B}=\left(\mathrm{e}^{2}+\mathrm{e}^{6}\right)\left(\mathrm{e}^{3}+\mathrm{e}\right)

3. \mathrm{C}=\left(\mathrm{e}^{8}-\mathrm{e}^{2}\right)\left(\mathrm{e}^{6}+1\right)

4. \mathrm{D}=\left(\mathrm{e}^{-2}+\mathrm{e}^{3}\right)\left(\mathrm{e}^{-2}-\mathrm{e}^{8}\right)
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57
[Calculer.]
Développer et réduire les expressions suivantes. 1. \mathrm{A}=\left(\mathrm{e}^{3}+\mathrm{e}^{5}\right)^{2}

2. \mathrm{B}=\left(\mathrm{e}^{2}-\mathrm{e}^{-2}\right)^{2}

3. \mathrm{C}=\left(\mathrm{e}^{6}-\mathrm{e}^{-4}\right)\left(\mathrm{e}^{6}+\mathrm{e}^{-4}\right)

4. \mathrm{D}=\left(2 \, \mathrm{e}^{4}-3 \, \mathrm{e}^{-1}\right)^{2}
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58
[Calculer.]
t est un réel quelconque. Développer et réduire les expressions suivantes. 1. \mathrm{A}(t)=\left(\mathrm{e}^{t}-1\right)\left(\mathrm{e}^{t}+1\right)

2. \mathrm{B}(t)=\left(\mathrm{e}^{t}+3\right)^{2}

3. \mathrm{C}(t)=\left(\mathrm{e}^{2 t}-2\right)^{2}
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59
[Calculer.]
x est un réel quelconque. Développer et réduire les expressions suivantes. 1. \mathrm{D}(x)=\left(\mathrm{e}^{x}+\mathrm{e}^{-2 x}\right)^{2}

2. \mathrm{E}(x)=\left(\mathrm{e}^{3 x}-\mathrm{e}^{5 x}\right)^{2}

3. \mathrm{F}(x)=\left(\mathrm{e}^{-2 x}-\mathrm{e}^{x}\right)\left(\mathrm{e}^{-2 x}+\mathrm{e}^{x}\right)
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60
[Calculer.]
x est un réel quelconque. Développer et réduire les expressions suivantes. 1. \mathrm{O}(x)=\left(\mathrm{e}^{x}+\mathrm{e}^{-x}\right)^{2}+\left(\mathrm{e}^{x}-\mathrm{e}^{-x}\right)^{2}

2. \mathrm{P}(x)=\left(\mathrm{e}^{x}+\mathrm{e}^{-x}\right)^{2}-\left(\mathrm{e}^{x}-\mathrm{e}^{-x}\right)^{2}
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61
[Calculer.]

Démontrer les égalités suivantes pour tout réel x . 1. \dfrac{\mathrm{e}^{x}-1}{\mathrm{e}^{x}}=1-\mathrm{e}^{-x}

2. \dfrac{1}{\mathrm{e}^{x}+1}=\dfrac{\mathrm{e}^{x}-1}{\mathrm{e}^{2 x}-1}
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62
[Calculer.]
Démontrer l'égalité suivante pour tout réel x .

\left(\mathrm{e}^{x}+\mathrm{e}^{-x}\right)\left(\mathrm{e}^{2 x}\right)^{2}=\mathrm{e}^{3 x}\left(\mathrm{e}^{2 x}+1\right)
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63
[Calculer.]
Soit x \in \mathbb{R}. Factoriser les expressions suivantes.
1. \mathrm{e}^{4 x}+\mathrm{e}^{x}

2. \mathrm{e}^{4 x}-1

3. \mathrm{e}^{6 x}+4\, \mathrm{e}^{3 x}+4

4. 9\,\mathrm{e}^{-2 x}-6+\mathrm{e}^{2 x}
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Tableur
[Calculer.]

On considère les fonctions f et g définies sur \mathbb{R} par {f(x)=\dfrac{\mathrm{e}^{2 x} \times \mathrm{e}^{3 x+2}}{\mathrm{e}^{-x}}} et {g(x)=\dfrac{\mathrm{e}^{4 x} \times \mathrm{e}^{3 x+5}}{\mathrm{e}^{x-1}}.}

On souhaite comparer ces deux fonctions à l'aide d'un tableur. Dans un tableur, la fonction exponentielle s'appelle EXP.

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1. Quelle formule a-t-on entrée dans la case B2 avant de l'étirer vers le bas pour obtenir les images par f des nombres x de la colonne A ?

2. Faire de même avec les images par g dans la colonne C.

3. a. Démontrer que la fonction g ne s'annule jamais.

b. Dans la colonne D, calculer les rapports \dfrac{f(x)}{g(x)}. Que remarque-t-on ?

4. Démontrer cette conjecture par le calcul.
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65
Python
[Calculer.]
En Python, l'exponentielle fait partie de la librairie math. Pour pouvoir l'utiliser, il faut en première ligne du programme entrer l'instruction from math import exp.
1. Calculer à la main \mathrm{e}^{4}-\left(\mathrm{e}^{2}\right)^{2}.

2. Calculer et afficher \mathrm{e}^{4}-\left(\mathrm{e}^{2}\right)^{2} avec Python. Qu'obtient-on ? Pourquoi ?
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