Derivee Piecewise 169524
1. **Énoncé du problème :**
Déterminer les réels $a$ et $b$ tels que la fonction $f$ définie par
$$f(x) = \begin{cases} \sqrt{x}, & 0 \leq x \leq 1 \\ ax^2 + bx + 1, & x > 1 \end{cases}$$
soit dérivable sur $\mathbb{R}^+$.
2. **Conditions pour la dérivabilité sur $\mathbb{R}^+$ :**
- $f$ doit être continue en $x=1$.
- $f$ doit être dérivable en $x=1$.
3. **Continuité en $x=1$ :**
On impose
$$\lim_{x \to 1^-} f(x) = f(1) = \lim_{x \to 1^+} f(x).$$
Calculons :
- $f(1) = \sqrt{1} = 1$
- $\lim_{x \to 1^+} f(x) = a(1)^2 + b(1) + 1 = a + b + 1$
Donc,
$$1 = a + b + 1 \implies a + b = 0.$$
4. **Dérivabilité en $x=1$ :**
Les dérivées à gauche et à droite doivent être égales :
- $f'(x)$ pour $x < 1$ : dérivée de $\sqrt{x}$ est
$$f'(x) = \frac{1}{2\sqrt{x}}.$$ Donc,
$$f'(1^-) = \frac{1}{2}.$$
- $f'(x)$ pour $x > 1$ : dérivée de $ax^2 + bx + 1$ est
$$f'(x) = 2ax + b.$$ Donc,
$$f'(1^+) = 2a + b.$$
Égalité des dérivées en $x=1$ donne :
$$\frac{1}{2} = 2a + b.$$
5. **Système à résoudre :**
$$\begin{cases} a + b = 0 \\ 2a + b = \frac{1}{2} \end{cases}$$
Soustrayons la première équation de la deuxième :
$$(2a + b) - (a + b) = \frac{1}{2} - 0 \implies a = \frac{1}{2}.$$
Puis,
$$b = -a = -\frac{1}{2}.$$
6. **Conclusion :**
Les valeurs de $a$ et $b$ pour que $f$ soit dérivable sur $\mathbb{R}^+$ sont
$$a = \frac{1}{2}, \quad b = -\frac{1}{2}.$$