FD01 : Approche de la dérivée

Pour étudier les variations d’une fonction, nous avions jusqu’ici la possibilité de réaliser :
– à partir de son expression algébrique
f(x)=2x^3+2
– sa représentation graphique :
fonction01
– et son tableau de valeurs :
tableau01
Quoi de neuf en terminale ?



Prenons ce rugbyman qui tape dans un ballon :
rudby01
Plusieurs trajectoires sont possibles :
rudby02
La trajectoire peut être modélisée par une fonction numérique. Cette année, nous allons pouvoir prévoir les variations de la fonction numérique (ici la trajectoire).
rudby03
On va s’aider des tangentes en plusieurs points à la trajectoire du ballon.
rudby04
Pour être plus précis, on va multiplier les points de la trjectoire…
rudby05
et calculer les tangentes.
rudby0
On a donc réussi à affiner la trajectoire du ballon.
rudby06

Toute représentation graphique peut être approchée par une succession de tangentes en chaque point de la courbe.
Les tangentes sont intéressantes car ce sont des droites donc faciles à étudier en mathématiques.
Les droites,représentations graphiques, ont été étudiées en seconde par leur fonction, la fonction affine f(x)=ax+b.
Une droite se caractérise avant tout par son coefficient directeur a qui nous indique si la droite est croissante ou décroissante.

Revenons une dernière fois sur notre rugbyman :
On voit que les tangentes ont un coefficient directeur positif quand la trajectoire monte et qu’elles ont un coefficient directeur négatif quand la trajectoire descend.
rudby07

De plus lorsqu’on arrive au sommet de la trajectoire, le coefficient directeur de la tangente parallèle au sol (axe des abscisses) est nul.

Connaître le signe des coefficients directeurs des tangentes permet donc de déterminer les variations de la trajectoire.
– signe positif : trajectoire croissante
– signe nul : trajectoire constante
– signe négatif : trajectoire décroissante
C’est ce coefficient directeur de tangente que l’on appellera maintenant le nombre dérivé.
Il y autant de nombres dérivées que de tangentes possibles en chaque point de la courbe.
L’ensemble des nombres dérivés sont obtenus grâce à la fonction dérivée de la fonction numérique étudiée.

x \mapsto f'(x)

On dit « f prime de x ».

SG-10 – Salle de concert

Pour la location d’une salle de concert, la municipalité pratique un tarif dégressif suivant la durée de la prestation.
Elle demande 3570€ la première journée et facture chaque journée supplémentaire 15% de moins que la précédente.
Jerry est manager de groupes musicaux et souhaite louer la salle pour des festivals.


On fixe u_n la suite représentant le coût des journées.

1. Combien coûte la première journée.
u_1=3570
2. Combien coûte la seconde journée.
u_2=u_1 \times q
Une réduction de 15% correspond à un facteur multiplicateur de 100\%-15\%=85\%=\dfrac{85}{100}=0,85.
u_2=3570 \times 0,85=3034,50
La seconde journée coutera donc 3034,50€.
3. Combien coûte la troisième journée.
u_3=u_2 \times q
u_2=3034,50 \times 0,85=2579,325
La seconde journée coutera donc 2579,325€.
3. Déterminer la nature de la suite et sa raison.
Faire attention à ne pas arrondir les valeurs de u_2 et u_3.
\dfrac{u_2}{u_1}=\dfrac{u_3}{u_2}=q
La suite u_n est une suite géométrique de raison q=0,85.
4. Déterminer u_n en fonction de n.
u_n=u_1 \times q^{n-1}
u_n=3570 \times 0,85^{n-1}
5. Déterminer le coût du 7ème jour de location de la salle de concert.
u_7=3570 \times 0,85^{7-1}
u_7=3570 \times 0,85^{6}
u_7=1346,42377078125






6. Combien de jours faut-il rester pour que la location de la salle coûte moins de 30€ .
Sur un tableur, on inscrit les indices et les prix dégressifs par jour et on s’aperçoit que le 31ème jour est en dessous de 30€.
u_31=3570 \times 0,85^{30}
u_31=27,24
7. Jerry veut organiser un premier concert en mars sur 4 jours. Combien va-t-il débourser pour ces 4 jours en arrondissant à l’unité.
S=u_1 \times \dfrac{0,85^{n}}{0,85-1}
S=3570 \times \dfrac{0,85^{4}}{0,85-1}
S=11376,2513
8. Jerry veut organiser un festival en juillet dans cette salle sur 7 jours. Combien va-t-il débourser pour ces 7 jours en arrondissant à l’unité.
S=u_1 \times \dfrac{0,85^{n}}{0,85-1}
S=3570 \times \dfrac{0,85^{7}}{0,85-1}
S=16170,2653