Exercice 10-03
Calculer \(f^{\prime}\) puis donner les domaines de \(f\) et \(f^{\prime}\).
  1. \(f(x)=\sqrt[5]{\bigl(2x^{4}+e^{-(4x+3)}\bigr)^{3}}\)
  2. \(f(x)=\log_{3}(\cosh(x))\)
  3. \(f(x)=\bigl(\log(4^{\sin(x)})\bigr)e^{\cos(4x)}\)

Rappelons que \(x\mapsto \sqrt[5]{x}\) est la réciproque de \(x\mapsto x^5\), et donc qu'elle est dérivable partout sauf en zéro.

Rappelons que \[ \cosh(x)=\frac{e^x+e^{-x}}{2}\,. \]

  1. On a \[\begin{aligned} f'(x) &=\frac{3}{5}\left(2x^4+e^{-(4x+3)}\right)^{-2/5}\left(8x^3-4 e^{-(4x+3)}\right)\\ &=\dfrac{12\left(2x^3-e^{-(4x+3)}\right)}{5\sqrt[5]{\left( 2x^4+e^{-(4x+3)}\right)^2}} \end{aligned}\] Ici, \(D(f)=D(f')=\mathbb{R}\). Remarquons que le dénominateur de \(f'\) ne s'annule jamais parce que \(e^{-(4x+3)}>0\) et \(x^4\geqslant 0\) pour tout \(x\in \mathbb{R}\).
  2. On peut utiliser la formule de dérivation pour un logarithme vue au cours, ou alors on transforme d'abord le logarithme de base \(3\) en base \(e\): \[ f(x)=\log_3\big(\cosh(x)\big)=\dfrac{\log\big(\cosh(x)\big)}{\log(3)}\,, \] ce qui donne \[ f'(x)=\frac{\sinh(x)}{\log(3)\cosh(x)}=\frac{\tanh(x)}{\log(3)}\,, \] et \(D(f)=D(f')=\mathbb{R}\).
  3. En observant que \(f(x)=\sin(x)\log(4)\,e^{\cos(4x)}\), on obtient \[\begin{aligned} f'(x) =&\log(4)\cos(x)\,e^{\cos(4x)}+\log(4)\sin(x)\big(-4\sin(4x)\big) e^{\cos(4x)}\\ =&\log(4)\,e^{\cos(4x)}\Big(\cos(x)-4\sin(x)\sin(4x)\Big). \end{aligned}\] \(D(f)=D(f')=\mathbb{R}\)