Fonctions Composition
1. **Énoncé du problème :**
Nous avons deux fonctions :
- $f(x) = \sqrt{x+2}$
- $g(x) = \frac{1}{2}x^2$
Nous devons déterminer les domaines de définition $D_f$ et $D_g$, dresser les tableaux de variations, construire leurs courbes dans un même repère, étudier la composition $g \circ f$, et analyser la fonction $h(x) = \frac{1}{f(x)}$.
2. **Déterminer $D_f$ et $D_g$ :**
- Pour $f(x) = \sqrt{x+2}$, l'expression sous la racine doit être $
\geq 0$, donc $x+2 \geq 0 \Rightarrow x \geq -2$.
Ainsi, $D_f = [-2, +\infty[$.
- Pour $g(x) = \frac{1}{2}x^2$, c'est un polynôme défini sur $\mathbb{R}$.
Donc $D_g = \mathbb{R}$.
3. **Tableau de variations de $f$ :**
- $f(x) = \sqrt{x+2}$ est croissante car la racine carrée est croissante sur son domaine.
- Dérivée : $f'(x) = \frac{1}{2\sqrt{x+2}} > 0$ pour $x > -2$.
- Variation :
- $x$ de $-2$ à $+\infty$
- $f(x)$ de $0$ à $+\infty$
4. **Tableau de variations de $g$ :**
- $g(x) = \frac{1}{2}x^2$ est une parabole avec un minimum en $x=0$.
- Dérivée : $g'(x) = x$.
- Variation :
- Décroissante sur $]-\infty, 0]$ de $+\infty$ à $0$
- Croissante sur $[0, +\infty[$ de $0$ à $+\infty$
5. **Construction des courbes $(C_f)$ et $(C_g)$ dans le même repère orthonormé $(O, I, j)$ :**
- $(C_f)$ est la courbe de $f$ définie sur $[-2, +\infty[$, croissante à partir de $( -2, 0)$.
- $(C_g)$ est la parabole symétrique par rapport à l'axe $y$ avec sommet en $(0,0)$.
6. **Déterminer graphiquement $f([-2, +\infty[)$ :**
- L'image de $f$ est $[0, +\infty[$.
7. **Étudier la composition $g \circ f$ :**
- a) Domaine de définition $D_{g \circ f}$ :
Puisque $g$ est définie sur $\mathbb{R}$ et $f$ sur $[-2, +\infty[$, alors
$D_{g \circ f} = D_f = [-2, +\infty[$.
- b) Expression de $g \circ f(x)$ :
$$g(f(x)) = g\left(\sqrt{x+2}\right) = \frac{1}{2} \left(\sqrt{x+2}\right)^2 = \frac{1}{2} (x+2) = \frac{x}{2} + 1$$
- c) Sens de variation de $g \circ f$ sur $[-2, +\infty[$ :
$g \circ f(x) = \frac{x}{2} + 1$ est une fonction affine croissante.
8. **Étudier la fonction $h(x) = \frac{1}{f(x)}$ :**
- Domaine $D_h = D_f = [-2, +\infty[$ car $f(x) > 0$ pour $x > -2$ et $f(-2) = 0$ (exclu car division par zéro).
- Donc $D_h = ]-2, +\infty[$.
- Étude de la variation :
- $h(x) = \frac{1}{\sqrt{x+2}}$ est décroissante car $f$ est croissante et $h$ est la fonction inverse de $f$.
- Dérivée :
$$h'(x) = -\frac{1}{2(x+2)^{3/2}} < 0$$
donc $h$ est strictement décroissante sur $]-2, +\infty[$.
**Réponses finales :**
- $D_f = [-2, +\infty[$, $D_g = \mathbb{R}$
- $f$ croissante de $0$ à $+\infty$
- $g$ décroissante sur $]-\infty, 0]$, croissante sur $[0, +\infty[$
- $g \circ f(x) = \frac{x}{2} + 1$, croissante sur $[-2, +\infty[$
- $h(x) = \frac{1}{\sqrt{x+2}}$, décroissante sur $]-2, +\infty[$