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Leçon 8

Position relative de deux courbes

Vidéo 8 : Position relative de deux courbes · 3 min 56 s · sous-titres en français

Le cours écrit

8.1 La méthode

Sur un intervalle II, la courbe de ff est au-dessus de la courbe de gg si et seulement si f(x)≥g(x)f(x) \geq g(x) pour tout xx de II, c'est-à-dire si f(x)−g(x)≥0f(x) - g(x) \geq 0.

  1. Former la différence d(x)=f(x)−g(x)d(x) = f(x) - g(x).
  2. Étudier son signe : on factorise, ou on étudie ses variations.
  3. Conclure : là où d(x)>0d(x) > 0, la courbe de ff est au-dessus ; là où d(x)<0d(x) < 0, elle est au-dessous ; là où d(x)=0d(x) = 0, les courbes ont un point commun.

Exemple 30. Comparons les courbes de f(x)=x3f(x) = x^3 et g(x)=x2g(x) = x^2. On a d(x)=x3−x2=x2(x−1)d(x) = x^3 - x^2 = x^2(x - 1).

xx −∞-\infty 00 11 +∞+\infty
x2x^2 ++ 00 ++ ++
x−1x - 1 −- −- 00 ++
d(x)d(x) −- 00 −- 00 ++

Sur ]−∞ ;1[]{-\infty}\,;1[, la courbe de ff est au-dessous de celle de gg ; sur ]1 ;+∞[]1\,;+\infty[, elle est au-dessus. Les points communs sont O(0 ;0)O(0\,;0) et A(1 ;1)A(1\,;1).

8.2 Recette et coût

Exemple 31. Un atelier fabrique des sacs en toile. Pour qq centaines de sacs, avec 0≤q≤100 \leq q \leq 10, sa recette est R(q)=24qR(q) = 24q et son coût C(q)=q3−8q2+23q+8C(q) = q^3 - 8q^2 + 23q + 8, en centaines d'euros. On a R(q)−C(q)=−q3+8q2+q−8=−(q−1)(q+1)(q−8).R(q) - C(q) = -q^3 + 8q^2 + q - 8 = -(q - 1)(q + 1)(q - 8). Sur [0 ;10][0\,;10], q+1>0q + 1 > 0. Un tableau de signes donne :

qq 00 11 88 1010
R(q)−C(q)R(q) - C(q) −- 00 ++ 00 −-

La courbe de la recette est au-dessus de celle du coût entre 11 et 88 : l'atelier réalise un bénéfice s'il vend entre 100100 et 800800 sacs.

8.3 Une courbe et sa tangente

La méthode est la même, avec pour gg la fonction affine de la tangente.

Exemple 32. La tangente à la courbe de la fonction inverse au point d'abscisse 11 a pour équation y=−x+2y = -x + 2. Sur ]0 ;+∞[]0\,;+\infty[, d(x)=1x+x−2=1+x2−2xx=(x−1)2x≥0.d(x) = \frac1x + x - 2 = \frac{1 + x^2 - 2x}{x} = \frac{(x - 1)^2}{x} \geq 0. La courbe est au-dessus de sa tangente, et elle ne la touche qu'au point d'abscisse 11. C'est l'inégalité de l'exemple 26.

Exemple 33. La tangente à la courbe de la fonction cube au point d'abscisse 11 a pour équation y=3x−2y = 3x - 2. On a d(x)=x3−3x+2=(x−1)2(x+2).d(x) = x^3 - 3x + 2 = (x - 1)^2(x + 2). Le signe est celui de x+2x + 2. La courbe est au-dessus de sa tangente sur ]−2 ;+∞[]{-2}\,;+\infty[, et au-dessous sur ]−∞ ;−2[]{-\infty}\,;-2[. La tangente recoupe la courbe au point d'abscisse −2-2, de coordonnées (−2 ;−8)(-2\,;-8).

Si l'on ne sait pas factoriser la différence, on étudie ses variations, comme à la leçon 7.

Lire le cours complet du chapitre

Exercices 15 et 16

  • Exercice 15 : comparer deux courbes
  • Exercice 16 : une courbe et ses tangentes

Exercices du chapitre (PDF, 163 Ko)

Corrigés

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Corrigés du chapitre (PDF, 152 Ko)

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