Feuille d'exercices n°1 — de la puissance entière à la fonction exponentielle
📌 Ce qu'il faut avoir en tête
Calculer chacune des puissances suivantes.
💡 Indices
On rappelle que pour calculer \(f(x)\) avec \(f(x)=a^x\), on remplace simplement \(x\) par la valeur donnée.
💡 Indices
Chaque affirmation est-elle vraie ou fausse ? Justifier.
💡 Indices
✗ FAUX — \(f(x)=a^x\) est définie pour n'importe quel réel \(x\), pas seulement les entiers.
✓ VRAI — pour \(a>0\), \(f\) est définie sur tout \(\mathbb{R}\), donc \(f(2{,}5)\) existe (on la calcule à la calculatrice).
✗ FAUX — comme à l'exercice 1, \(x\) peut aussi être négatif ou nul : par exemple \(a^{-1}=\dfrac{1}{a}\) existe bien.
✗ FAUX — \(f(0) = a^0 = 1\) quelle que soit la base \(a>0\).
✓ VRAI — une puissance d'un nombre strictement positif est toujours strictement positive.
Une population de bactéries évolue selon \(f(t) = 200\times1{,}5^{\,t}\), où \(t\) est le temps en heures et \(f(t)\) le nombre de bactéries.
💡 Indices
Il y a donc 200 bactéries à l'instant initial \(t=0\).
✓ Oui — le temps évolue en continu, \(t\) peut prendre n'importe quelle valeur réelle positive. \(f(2{,}5)\) représenterait le nombre de bactéries au bout de 2 heures et 30 minutes.
✓ Oui — comme \(a=1{,}5>0\), on a \(f(t)>0\) pour tout réel \(t\), donc en particulier \(f(2{,}5)>0\).
Soit \(h(x) = 2^x\).
💡 Indices
| \(x\) | −2 | −1 | 0 | 1 | 2 | 3 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| \(h(x)\) | 0,25 | 0,5 | 1 | 2 | 4 | 8 |
Chaque valeur s'obtient en multipliant la précédente par 2 (la base). C'est le principe multiplicatif caractéristique de la fonction exponentielle.
Un capital de 1000 € est placé et évolue selon \(C(t) = 1000\times1{,}02^{\,t}\), où \(t\) est le temps en années. Un second placement suit \(D(t) = 1000\times0{,}98^{\,t}\).
💡 Indices
On retrouve bien le capital initial, ce qui est cohérent puisque \(a^0=1\) quelle que soit la base \(a\).
✓ Oui — \(t\) évolue en continu, on peut donc calculer \(C\) pour n'importe quelle valeur réelle. \(C(0{,}5)\) représenterait le capital au bout de 6 mois.
On compare les deux résultats obtenus en 2) et en 4) :
Comme \(1{,}02>1\), le capital \(C\) augmente ; comme \(0<0{,}98<1\), le capital \(D\) diminue. Au bout de 3 ans, le placement \(C\) est donc bien plus avantageux :