Question
\[ k(x)=-x\left(3 x^{2}+20\right) \] a) Déterminer \( k^{\prime}(x) \) et étudier sorì signe.
Ask by Johnston Schneider. in France
Feb 03,2025
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a) **Dérivée et signe**
La dérivée de \( k(x) = -x(3x^{2} + 20) \) est \( k^{\prime}(x) = -9x^{2} - 20 \). Cette dérivée est toujours négative pour tout \( x \), ce qui signifie que \( k(x) \) est strictement décroissante sur tout \( \mathbb{R} \).
Solution
a) **Détermination de \( k^{\prime}(x) \) et étude de son signe**
Soit la fonction \( k(x) = -x(3x^{2} + 20) \).
**1. Calcul de la dérivée \( k^{\prime}(x) \) :**
Utilisons la règle du produit pour dériver \( k(x) \).
\[ k(x) = -x \cdot (3x^{2} + 20) \]
Soit :
- \( u(x) = -x \) avec \( u^{\prime}(x) = -1 \),
- \( v(x) = 3x^{2} + 20 \) avec \( v^{\prime}(x) = 6x \).
Alors, la dérivée de \( k(x) \) est :
\[
k^{\prime}(x) = u^{\prime}(x) \cdot v(x) + u(x) \cdot v^{\prime}(x)
\]
\[
k^{\prime}(x) = (-1)(3x^{2} + 20) + (-x)(6x)
\]
\[
k^{\prime}(x) = -3x^{2} - 20 - 6x^{2}
\]
\[
k^{\prime}(x) = -9x^{2} - 20
\]
**2. Étude du signe de \( k^{\prime}(x) \) :**
Analysons le signe de la dérivée obtenue :
\[
k^{\prime}(x) = -9x^{2} - 20
\]
Remarquons que :
- \( -9x^{2} \) est toujours négatif ou nul puisque \( x^{2} \geq 0 \),
- \( -20 \) est une constante négative.
Ainsi, pour tout \( x \in \mathbb{R} \) :
\[
k^{\prime}(x) = -9x^{2} - 20 < 0
\]
**Conclusion :**
La dérivée \( k^{\prime}(x) \) est toujours négative pour tout nombre réel \( x \). Par conséquent, la fonction \( k(x) \) est strictement décroissante sur \( \mathbb{R} \).
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The Deep Dive
Pour déterminer la dérivée \( k^{\prime}(x) \), on utilise la règle du produit. On a : \[ k(x) = -x(3x^2 + 20) \] Dérivons : \[ k^{\prime}(x) = -\left( (3x^2 + 20) + x(6x) \right) = -\left( 3x^2 + 20 + 6x^2 \right) = -\left( 9x^2 + 20 \right). \] Pour étudier le signe de \( k^{\prime}(x) \), on observe que \( 9x^2 + 20 > 0 \) pour tout \( x \) car \( 9x^2 \) est toujours positif et \( 20 \) est positif. Ainsi, \( k^{\prime}(x) \) est toujours négatif. Cela signifie que la fonction \( k(x) \) est décroissante sur tout son domaine.