Résumé de section

    • 📘 Étude de fonction et suite numérique

      Fonction \(f(x) = 2\ln(e^x - 2\sqrt{e^x} + 2)\)
      📌 Énoncé

      On considère la fonction numérique \(f\) de la variable réelle \(x\) définie par :

      \[ f(x) = 2 \ln \left( e^x - 2\sqrt{e^x} + 2 \right) \]

      On note \((C)\) la courbe représentative de la fonction \(f\) dans un repère orthonormé \((O, \vec{i}, \vec{j})\).

      📌 1) Ensemble de définition
      Vérifier que :
      \[ e^x - 2\sqrt{e^x} + 2 = \left( \sqrt{e^x} - 1 \right)^2 + 1 \]
      pour tout \(x \in \mathbb{R}\). En déduire l'ensemble de définition de \(f\).
      📌 2) Limites
      Calculer :
      \[ \lim_{x \to +\infty} f(x) \]
      puis montrer que :
      \[ \lim_{x \to -\infty} f(x) = 0. \]
      📌 3) Dérivée et variations
      3-a) Montrer que :
      \[ f'(x) = \frac{2\sqrt{e^x} \left( \sqrt{e^x} - 1 \right)}{\left( \sqrt{e^x} - 1 \right)^2 + 1} \]
      et vérifier que \(f'(0) = 0\).
      3-b) Étudier le signe de \(\sqrt{e^x} - 1\) et en déduire le sens de variation de \(f\).
      3-c) Dresser le tableau de variations de \(f\).
      \(x\) \(-\infty\)   \(0\)   \(+\infty\)
      \(f'(x)\)   \(-\) \(0\) \(+\)  
      \(f(x)\) \(0\) \(\searrow\) \(f(0)\) \(\nearrow\) \(+\infty\)
      📌 4) Asymptote
      4-a) Vérifier que :
      \[ \forall x \in \mathbb{R}, \quad f(x) = 2x + 2 \ln \left( 1 - \frac{2}{\sqrt{e^x} + 2} \right). \]
      4-b) Montrer que la droite \((D)\) d'équation \(y = 2x\) est une asymptote à \((C)\) au voisinage de \(+\infty\).
      📌 5) Signe et inégalité
      5-a) Vérifier que :
      \[ e^x - 3\sqrt{e^x} + 2 = \left( \sqrt{e^x} - 2 \right) \left( \sqrt{e^x} - 1 \right). \]
      5-b) Étudier le signe de \(\left( \sqrt{e^x} - 2 \right) \left( \sqrt{e^x} - 1 \right)\) sur \(\mathbb{R}\).
      5-c) En déduire que :
      \[ f(x) \leq 2x + 2 \quad \text{pour tout } x \in [0,4]. \]
      📌 6) Tracé de la courbe
      Tracer la courbe \((C)\) dans le repère \((O, \vec{i}, \vec{j})\).
      📌 II) Étude de la suite \((u_n)\)

      Soit \((u_n)\) la suite numérique définie par :

      \[ u_0 = 1, \quad u_{n+1} = f(u_n), \quad \forall n \in \mathbb{N}. \]
      1) Montrer que pour tout \(n \in \mathbb{N}\), \(u_n \in [1, +\infty[\).
      2) Étudier la monotonie de la suite \((u_n)\).
      3) Montrer que \((u_n)\) est convergente et déterminer sa limite.
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