% bac2024gen-fr-juin-sujet2-secours-exo3.tex On considère une fonction $f$ définie et deux fois dérivable sur $\IntervalleOO{-2}{+\infty}$. On note $\mathcal{C}_{f}$ sa courbe représentative dans un repère orthogonal du plan, $f^{\prime}$ sa dérivée et $f^{\prime \prime}$ sa dérivée seconde. \smallskip On a tracé ci-dessous la courbe $\mathcal{C}_{f}$ et sa tangente $T$ au point $B$ d'abscisse $-1$. \smallskip On précise que la droite $T$ passe par le point $A(0;-1)$. \begin{Centrage} \begin{GraphiqueTikz}[x=4.7cm,y=2.3cm,Xmin=-1.85,Xmax=1.25,Xgrille=0.2,Xgrilles=0.2,Ymin=-3.35,Ymax=1.15,Ygrille=0.5,Ygrilles=0.5] \TracerAxesGrilles[Grads=false]{-1.8,-1.6,...,1.2}{-3,-2.5,...,1} \RajouterValeursAxeX{0.2,1}{${0,2}$,$1$} \RajouterValeursAxeY{0.5,1}{${0,5}$,$1$} \draw (0,0) node[below left=1.414pt] {$0$} ; \DefinirCourbe[Nom=cf]{x^2+2*x-1+log(x+2)} \TracerCourbe[Couleur=red]{f(x)} \TracerCourbe[Couleur=blue]{x-1} \MarquerPts{(0,-1)/A/below right,(-1,-2)/B/below right} \draw[red] (0.3,1) node[font=\large,below] {$\mathcal{C}_{f}$} ; \draw[blue] (1.1,0.25) node[font=\large] {$T$} ; \end{GraphiqueTikz} \end{Centrage} \begin{Centrage} \textbf{Partie A : exploitation du graphique.} \end{Centrage} \smallskip À l'aide du graphique, répondre aux questions ci-dessous. \begin{enumerate} \item Préciser $f(-1)$ et $f^{\prime}(-1)$. \item La courbe $\mathcal{C}_{f}$ est-elle convexe sur son ensemble de définition ? Justifier. \item Conjecturer le nombre de solutions de l'équation $f(x)=0$ et donner une valeur arrondie à $10^{-1}$ près d'une solution. \end{enumerate} \begin{Centrage} \textbf{Partie B : étude de la fonction $\bm{f}$.} \end{Centrage} \smallskip On considère que la fonction $f$ est définie sur $\IntervalleOO{-2}{+\infty}$ par $f(x)=x^{2}+2x-1+\ln(x+2)$, où $\ln$ désigne la fonction logarithme népérien. \begin{enumerate} \item Déterminer par le calcul la limite de la fonction $f$ en $-2$. Interpréter graphiquement ce résultat. On admet que $\lim\limits_{x \to +\infty} f(x)=+\infty$. \item Montrer que pour tout $x>-2$, $f^{\prime}(x)=\dfrac{2 x^{2}+6 x+5}{x+2}$. \item Étudier les variations de la fonction $f$ sur $\IntervalleOO{-2}{+\infty}$ puis dresser son tableau de variations complet. \item Montrer que l'équation $f(x)=0$ admet une unique solution $\alpha$ sur $\IntervalleOO{-2}{+\infty}$ et donner une valeur arrondie de $\alpha$ à $10^{-2}$ près. \item En déduire le signe de $f(x)$ sur $\IntervalleOO{-2}{+\infty}$. \item Montrer que $\mathcal{C}_{f}$ admet un unique point d'inflexion et déterminer son abscisse. \end{enumerate} \begin{Centrage} \textbf{Partie C : une distance minimale.} \end{Centrage} \smallskip \begin{wrapstuff}[r] \begin{GraphiqueTikz}[x=5cm,y=5cm,Xmin=-0.3,Xmax=1.075,Xgrille=0.2,Xgrilles=0.2,Ymin=0,Ymax=1.075,Ygrille=0.2,Ygrilles=0.2] \TracerAxesGrilles[Police=\footnotesize]{-0.2,0,0.2,0.4,0.6,0.8,1}{0.2,0.4,0.6,0.8,1} \DefinirCourbe[Trace,Nom=cg,Couleur=teal]<fctg>{log(x+2)} \DefinirPts{A/0.3125/0,M/0.3125/{ln(0.3125+2)},J/0/1} \draw[teal] (-0.2,0.45) node[font=\large,left] {$\mathcal{C}_{g}$} ; \MarquerPts{(A)/$\vphantom{M}x$/below,(M)/$M$/below right,(J)/$J$/above right} \draw[pfltraitantec] (A)--(M); \draw[pflpoint] (M)--(J); \end{GraphiqueTikz} \end{wrapstuff} Soit $g$ la fonction définie sur $\IntervalleOO{-2}{+\infty}$ par $g(x)=\ln(x+2)$. \smallskip On note $\mathcal{C}_{g}$ sa courbe représentative dans un repère orthonormé $(O;I,J)$, représentée ci-contre. \smallskip Soit $M$ un point de $\mathcal{C}_{g}$ d'abscisse $x$. \smallskip Le but de cette partie est de déterminer pour quelle valeur de $x$ la distance $JM$ est minimale. \smallskip On considère la fonction $h$ définie sur $\IntervalleOO{-2}{+\infty}$ par $h(x)=JM^{2}$. \begin{enumerate} \item Justifier que pour tout $x>-2$, on a : $h(x)=x^{2}+[\ln (x+2)-1]^{2}$. \item On admet que la fonction $h$ est dérivable sur $\IntervalleOO{-2}{+\infty}$ et on note $h^{\prime}$ sa fonction dérivée. On admet également que pour tout réel $x>-2$, \[ h^{\prime}(x)=\frac{2 f(x)}{x+2} \] où $f$ est la fonction étudiée en \textbf{partie B}. \begin{enumerate} \item Dresser le tableau de variations de $h$ sur $\IntervalleOO{-2}{+\infty}$. \textit{Les limites ne sont pas demandées.} \item En déduire que la valeur de $x$ pour laquelle la distance $JM$ est minimale est $\alpha$ où $\alpha$ est le nombre réel défini à la question (4) de la \textbf{partie B}. \end{enumerate} \item On notera $M_{\alpha}$ le point de $\mathcal{C}_{g}$ d'abscisse $\alpha$. \begin{enumerate} \item Montrer que $\ln(\alpha+2)=1-2\alpha-\alpha^{2}$. \item En déduire que la tangente à $\mathcal{C}_{g}$ au point $M_{\alpha}$ et la droite $\left(JM_{\alpha}\right)$ sont perpendiculaires. On pourra utiliser le fait que, dans un repère orthonormé, deux droites sont perpendiculaires lorsque le produit de leurs coefficients directeurs est égal à $-1$. \end{enumerate} \end{enumerate}