La fonction exponentielle étant strictement positive sur $\R^*$, $f'(x) < 0$ sur $\R^*$. La fonction $f$ est donc décroissante sur $]-\infty;0[$ et sur $]0;+\infty[$. Exercice 6
Démontrer que, pour tout $x \in \R$, on a $1 + x \le \text{e}^x$. a. En déduire que, pour tout entier naturel $n$ non nul, $\left(1 + \dfrac{1}{n}\right)^n \le \text{e}$. Exercices corrigés sur la fonction exponentielle - TS. b. Démontrer également que, pour tout entier naturel $n$ non nul, $\left(1 – \dfrac{1}{n}\right)^n \le \dfrac{1}{\text{e}}$. En déduire que, pour tout entier naturel $n$ supérieur ou égal à $2$, on a:
$$\left(1 + \dfrac{1}{n}\right)^n \le \text{e} \le \left(1 – \dfrac{1}{n}\right)^{-n}$$
En prenant $n = 1~000$ en déduire un encadrement de $\text{e}$ à $10^{-4}$. Correction Exercice 6
On considère la fonction $f$ définie sur $\R$ par $f(x) = \text{e}^x – (1 + x)$. Cette fonction est dérivable sur $\R$ en tant que somme de fonctions dérivables sur $\R$. $f'(x) = \text{e}^x – 1$. La fonction exponentielle est strictement croissante sur $\R$ et $\text{e}^0 = 1$.
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$f'(x) = \text{e}^x + x\text{e}^x = (x + 1)\text{e}^x$. La fonction exponentielle étant strictement positive sur $\R$, le signe de $f'(x)$ ne dépend donc que de celui de $x+1$. Par conséquent la fonction $f$ est strictement décroissante sur $]-\infty;-1]$ et strictement croissante sur $[-1;+\infty[$. Le site de Mme Heinrich | Chp IX : Lois à densité. $f'(x) = -2x\text{e}^x + (2 -x^2)\text{e}^x = \text{e}^x(-2 x + 2 – x^2)$. La fonction exponentielle étant strictement positive sur $\R$, le signe de $f'(x)$ ne dépend que de celui de $-x^2 – 2x + 2$. On calcule le discriminant: $\Delta = (-2)^2 – 4 \times 2 \times (-1) = 12 > 0$. Il y a donc deux racines réelles: $x_1 = \dfrac{2 – \sqrt{12}}{-2} = -1 + \sqrt{3}$ et $x_2 = -1 – \sqrt{3}$. Puisque $a=-1<0$, la fonction est donc décroissante sur les intervalles $\left]-\infty;-1-\sqrt{3}\right]$ et $\left[-1+\sqrt{3};+\infty\right[$ et croissante sur $\left[-1-\sqrt{3};-1+\sqrt{3}\right]$
$f$ est dérivable sur $\R$ en tant que quotient de fonctions dérivables sur $\R$ dont le dénominateur ne s'annule jamais.
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