Tableau de variation

Énoncé

Étudier les variations de la fonction f(x) = x^3 - 3x + 2 et dresser son tableau de variation.

Indice : Calcule f', détermine son signe, puis construis le tableau avec les valeurs remarquables.

Correction

  1. Étape 1 : Une étude complète, qui rassemble tout le chapitre. La méthode ne varie jamais. Dresser un tableau de variations : 1. dériver et factoriser ; 2. résoudre f'(x) = 0 ; 3. étudier le signe de f' ; 4. calculer les valeurs aux extremums ; 5. calculer les limites aux bornes ; 6. rassembler dans le tableau. 👉 L'étape 4 donne les nombres à l'intérieur du tableau, l'étape 5 ceux aux extrémités. Sans elles, le tableau n'a que des flèches et ne dit rien de quantitatif.
  2. Étape 2 : f(x) = x^3 - 3x + 2, donc f'(x) = 3x^2 - 3 = 3(x^2-1) On factorise avec l'identité a^2 - b^2 = (a-b)(a+b) : [formule] f'(x) = 0 x = -1 ou x = 1

    f'(x) = 3(x-1)(x+1)

  3. Étape 3 : Le signe. Le trinôme x^2 - 1 a un coefficient dominant positif : il est positif à l'extérieur des racines, négatif entre elles. Les valeurs aux points où f' s'annule : f(-1) = (-1)^3 - 3(-1) + 2 = -1 + 3 + 2 = 4 f(1) = 1 - 3 + 2 = 0 Les limites : pour un polynôme, elles sont celles du terme de plus haut degré x^3 : _{x -} f(x) = - et _{x +} f(x) = +

    f(-1) = 4 \ ; f(1) = 0

  4. Étape 4 : Le tableau : | x | - | | -1 | | 1 | | + | |:---|:---:|:---:|:---:|:---:|:---:|:---:|:---:| | f' | | + | 0 | - | 0 | + | | | f | - | | 4 | | 0 | | + | Maximum local en -1 (valeur 4) · minimum local en 1 (valeur 0). 👉 « Local » et non « global » : la fonction dépasse largement 4 pour x grand, et descend bien en dessous de 0 pour x très négatif. Un extremum local ne se compare qu'à son voisinage. ℹ️ Lecture supplémentaire : f(1) = 0 signifie que la courbe touche l'axe des abscisses en x=1 sans le traverser (c'est un minimum). L'équation f(x) = 0 a donc une racine double en 1 — et effectivement, x^3-3x+2 = (x-1)^2(x+2).

    max local 4 \ ; min local 0

  5. Étape 5 : L'erreur classique : Dresser le tableau avec les seules flèches, sans les valeurs ni les limites. Un tableau sans nombres ne permet pas de répondre aux questions qui suivent — combien de solutions à f(x) = 2 ? la fonction est-elle toujours positive ? Les valeurs sont l'information, les flèches ne sont que la forme. 👉 Et pour un polynôme, les limites sont celles du terme dominant : aucun calcul, une lecture. À retenir : Six étapes, dont deux qu'on saute : les valeurs des extremums et les limites aux bornes. 👉 Et « local » ne veut pas dire « global » : ici le maximum local vaut 4, alors que la fonction monte jusqu'à +.