Fonctions Limites Derivee
1. **Énoncé du problème :** On considère la fonction $g$ définie sur $]0; +\infty[$ par
$$g(x) = x^2 + 3 - 2\ln x.$$
Nous devons calculer les limites de $g$ en $0^+$ et à $+\infty$, calculer sa dérivée $g'$, étudier son signe, dresser son tableau de variations, et établir le signe de $g$.
2. **Calcul des limites :**
- Calcul de $\lim_{x\to 0^+} g(x)$ :
$$\lim_{x\to 0^+} (x^2 + 3 - 2\ln x) = 0 + 3 - 2 \lim_{x\to 0^+} \ln x.$$
Or, $\lim_{x\to 0^+} \ln x = -\infty$, donc
$$\lim_{x\to 0^+} g(x) = 3 - 2(-\infty) = +\infty.$$
- Calcul de $\lim_{x\to +\infty} g(x)$ :
$$\lim_{x\to +\infty} (x^2 + 3 - 2\ln x) = +\infty + 3 - 2\cdot (+\infty) = +\infty.$$
(en effet, $x^2$ domine $\ln x$, donc $g(x) \to +\infty$)
3. **Calcul de la dérivée $g'(x)$ :**
$$g'(x) = \frac{d}{dx}\left(x^2 + 3 - 2\ln x\right) = 2x - \frac{2}{x} = 2\left(x - \frac{1}{x}\right).$$
4. **Étude du signe de $g'(x)$ :**
- Trouvons les racines de $g'(x)$ :
$$2\left(x - \frac{1}{x}\right) = 0 \implies x - \frac{1}{x} = 0 \implies x^2 = 1 \implies x = 1$$
bien que $x$ est dans $]0, +\infty[$, donc seule racine est $x=1$.
- Pour $0 < x < 1$,
$$x - \frac{1}{x} < 0,$$
parce que $x < 1/x$.
- Pour $x > 1$,
$$x - \frac{1}{x} > 0.$$
Donc $g'(x) < 0$ sur $]0,1[$ et $g'(x) > 0$ sur $]1,+\infty[$.
5. **Tableau de variations :**
- Comme $g'$ est négative sur $]0,1[$, $g$ est décroissante.
- Comme $g'$ est positive sur $]1,+\infty[$, $g$ est croissante.
- Calcul de $g(1)$ pour le minimum :
$$g(1) = 1^2 + 3 - 2\ln 1 = 1 + 3 - 0 = 4.$$
6. **Signe de $g(x)$ sur $]0, +\infty[$ :**
- Limite en $0^+$ est $+\infty$, limite en $+\infty$ est $+\infty$
- $g$ décroît de $+\infty$ vers $4$ sur $]0,1]$, puis croît de $4$ vers $+\infty$ sur $[1,+\infty[$.
- Comme minimum $g(1) = 4 > 0$, $g(x) > 0$ pour tout $x > 0$.
**Réponse finale :**
$$\boxed{\lim_{x\to 0^+} g(x) = +\infty, \quad \lim_{x\to +\infty} g(x) = +\infty, \quad g'(x) = 2 \left(x - \frac{1}{x}\right), \quad g \text{ décroît sur } ]0,1[, \text{ croît sur } ]1, +\infty[, \text{ et } g(x) > 0 \text{ pour } x > 0.}$$