Fonctions dérivées, cours, première S

Documents pareils
= constante et cette constante est a.

TRIGONOMETRIE Algorithme : mesure principale

Cours d algorithmique pour la classe de 2nde

Probabilités. Rappel : trois exemples. Exemple 2 : On dispose d un dé truqué. On sait que : p(1) = p(2) =1/6 ; p(3) = 1/3 p(4) = p(5) =1/12

Dérivées d ordres supérieurs. Application à l étude d extrema.

Continuité et dérivabilité d une fonction

Développements limités. Notion de développement limité

Optimisation des fonctions de plusieurs variables

Image d un intervalle par une fonction continue

Théorème du point fixe - Théorème de l inversion locale

EXERCICE 4 (7 points ) (Commun à tous les candidats)

Dérivation CONTENUS CAPACITÉS ATTENDUES COMMENTAIRES

Raisonnement par récurrence Suites numériques

Université Paris-Dauphine DUMI2E 1ère année, Applications

Fonctions de plusieurs variables, intégrales multiples, et intégrales dépendant d un paramètre

Limites finies en un point

Rappels sur les suites - Algorithme

Dérivation : cours. Dérivation dans R

Séquence 3. Expressions algébriques Équations et inéquations. Sommaire

Chapitre 2 Le problème de l unicité des solutions

t 100. = 8 ; le pourcentage de réduction est : 8 % 1 t Le pourcentage d'évolution (appelé aussi taux d'évolution) est le nombre :

Commun à tous les candidats

Généralités sur les fonctions 1ES

Cours Fonctions de deux variables

Dérivation : Résumé de cours et méthodes

Correction : E = Soit E = -1,6. F = 12 Soit F = y = 11. et G = -2z + 4y G = 2 6 = 3 G = G =

Programmation avec Xcas ou Python

Chap 4. La fonction exponentielle Terminale S. Lemme : Si est une fonction dérivable sur R telle que : = et 0! = 1 alors ne s annule pas sur R.

ALGORITHMIQUE II NOTION DE COMPLEXITE. SMI AlgoII

Nombre dérivé et tangente

Continuité d une fonction de plusieurs variables

Calcul différentiel sur R n Première partie

Exercice 3 (5 points) A(x) = 1-e -0039' e- 0,039x A '() -'-,..--,-,--,------:-- X = (l_e-0,039x)2

Licence Sciences et Technologies Examen janvier 2010

De même, le périmètre P d un cercle de rayon 1 vaut P = 2π (par définition de π). Mais, on peut démontrer (difficilement!) que

Continuité en un point

Différentiabilité ; Fonctions de plusieurs variables réelles

8.1 Généralités sur les fonctions de plusieurs variables réelles. f : R 2 R (x, y) 1 x 2 y 2

Chp. 4. Minimisation d une fonction d une variable

FONCTIONS DE PLUSIEURS VARIABLES (Outils Mathématiques 4)

Développements limités, équivalents et calculs de limites

EXERCICES - ANALYSE GÉNÉRALE

Planche n o 22. Fonctions de plusieurs variables. Corrigé

CCP PSI Mathématiques 1 : un corrigé

Chapitre 3 : Fonctions d une variable réelle (1)

Propagation sur réseau statique et dynamique

F7n COUP DE BOURSE, NOMBRE DÉRIVÉ

Chapitre VI Fonctions de plusieurs variables

La fonction exponentielle

Cours d Analyse. Fonctions de plusieurs variables

Calcul matriciel. Définition 1 Une matrice de format (m,n) est un tableau rectangulaire de mn éléments, rangés en m lignes et n colonnes.

Exercice autour de densité, fonction de répatition, espérance et variance de variables quelconques.

Cours3. Applications continues et homéomorphismes. 1 Rappel sur les images réciproques

CHAPITRE V SYSTEMES DIFFERENTIELS LINEAIRES A COEFFICIENTS CONSTANTS DU PREMIER ORDRE. EQUATIONS DIFFERENTIELLES.

DÉRIVÉES. I Nombre dérivé - Tangente. Exercice 01 (voir réponses et correction) ( voir animation )

Chapitre 3. Quelques fonctions usuelles. 1 Fonctions logarithme et exponentielle. 1.1 La fonction logarithme

Comparaison de fonctions Développements limités. Chapitre 10

Leçon 01 Exercices d'entraînement

Logique. Plan du chapitre

Chapitre 6. Fonction réelle d une variable réelle

* très facile ** facile *** difficulté moyenne **** difficile ***** très difficile I : Incontournable T : pour travailler et mémoriser le cours

* très facile ** facile *** difficulté moyenne **** difficile ***** très difficile I : Incontournable T : pour travailler et mémoriser le cours.

Axiomatique de N, construction de Z

Recherche dans un tableau

Séminaire TEST. 1 Présentation du sujet. October 18th, 2013

Chap 4: Analyse syntaxique. Prof. M.D. RAHMANI Compilation SMI- S5 2013/14 1

Application 1- VBA : Test de comportements d'investissements

Chapitre 2. Eléments pour comprendre un énoncé

Fonctions de plusieurs variables

Développer, factoriser pour résoudre

Optimisation non linéaire Irène Charon, Olivier Hudry École nationale supérieure des télécommunications

Organigramme / Algorigramme Dossier élève 1 SI

I. Polynômes de Tchebychev

Structures algébriques

Thème 17: Optimisation

.NET - Classe de Log

chapitre 4 Nombres de Catalan

Corrigé des TD 1 à 5

Chapitre 1 Régime transitoire dans les systèmes physiques

L ALGORITHMIQUE. Algorithme

AMADEUS ELECTRONIC TICKETING DIRECT

Calcul différentiel. Chapitre Différentiabilité

Les équations différentielles

Équations non linéaires

Moments des variables aléatoires réelles

Première partie. Préliminaires : noyaux itérés. MPSI B 6 juin 2015

Méthodes de quadrature. Polytech Paris-UPMC. - p. 1/48

Polynômes à plusieurs variables. Résultant

I3, Probabilités 2014 Travaux Dirigés F BM F BM F BM F BM F B M F B M F B M F B M

Correction du baccalauréat ES/L Métropole 20 juin 2014

Fonctions de plusieurs variables

Angles orientés et trigonométrie

Calcul Différentiel. I Fonctions différentiables 3

OM 1 Outils mathématiques : fonction de plusieurs variables

* très facile ** facile *** difficulté moyenne **** difficile ***** très difficile I : Incontournable

Bac Blanc Terminale ES - Février 2011 Épreuve de Mathématiques (durée 3 heures)

Les algorithmes de base du graphisme

Feuille d exercices 2 : Espaces probabilisés

Présentation du langage et premières fonctions

(Exemple ici de calcul pour une Ducati 748 biposto, et également pour un S2R1000, équipé d un disque acier en fond de cloche, et ressorts d origine)

Transcription:

Fonctions dérivées, cours, première S F.Gaudon 13 mai 2010 Table des matières 1 Signe de la dérivée et variations de la fonction 2 1.1 Du sens de variation au signe de la dérivée.......................... 2 1.2 Du signe de la dérivée au sens de variation.......................... 2 1.3 Tableau de variation...................................... 3 1.4 Dérivée, extrema et tableau de variation........................... 4 2 Valeurs intermédiaires 5 1

1 Signe de la dérivée et variations de la fonction 1.1 Du sens de variation au signe de la dérivée Soit f une fonction dérivable sur un intervalle I. Si f est croissante sur I, alors pour tout réel x de I, f (x) 0 ; si f est décroissante sur I, alors pour tout réel x de I, f (x) 0 ; si f est constante sur I, alors pour tout réel x de I, f (x) = 0. Soit a I et I tel que a + I et 0. Supposons que f est croissante sur I (les deux autres cas se justient par la même métode). On a alors f(a + ) f(a) 0 si > 0 et f(a + ) f(a) 0 si < 0. D'où f(a + ) f(a) 0 si > 0 et f(a + ) f(a) 0 si < 0. Par conséquent, quand devient inniment petit, f(a+) f(a) Soit f une fonction dénie sur [ 3; 5] et telle que : x -3-1 0 5 variations de 4 1 f(x) -2 0 Alors la fonction dérivée f a pour tableau de signes : x -3-1 0 5 f (x) - 0 + 0 - reste positif et sa limite f (a) aussi. 1.2 Du signe de la dérivée au sens de variation Si pour tout réel x de I, f (x) 0 (resp. f (x) > 0 sauf en quelques points où elle s'annule), alors f est croissante (resp. strictement croissante) sur I ; si pour tout réel x de I, f (x) 0 (resp. f (x) < 0 sauf en quelques points où elle s'annule), alors f est décroissante (resp. strictement décroissante) sur I ; si pour tout réel x de I, f (x) = 0, alors f est constante sur I. ttp: // matsfg. net. free. fr 2

admis Exemple avec un tableau de signes : Soit f une fonction dénie sur [ 3; 5] et telle que : Le tableau de variations de f est : x -3-2 0 5 signe de f x) + 0-0 + x -3-2 0 5 variations de f(x) Exemples par le calcul : On considère la fonction f dénie sur R par f(x) = 4x 3 + 5. f est dérivable sur R et pour tout réel x, f (x) = 12x 2. Donc pour tout réel x, f (x) > 0 et par conséquent, f est une fonction croissante sur R. Soit f la fonction dénie par f(x) = 4 pour tout x appartenant à [3; + [. 2x+3 On a f (x) = 8. (2x+3) 2 Pour tout x appartenant à [3; + [, le carré (2x + 3) 2 est toujours positif donc f (x) < 0 donc f est décroissante strictement sur [3; + [. 1.3 Tableau de variation Exemples : Soit f la fonction dénie sur ] ; + [ par f(x) = 3x 2 + 7x. f est dérivable sur R et pour tout réel x, f (x) = 6x + 7. f (x) 0 si et seulement si 6x + 7 0 c'est à dire x 7. 6 On a donc le tableau de variations suivant : x 7 6 + f (x) - 0 + f(x) Soit f la fonction dénie sur R par f(x) = x + 1 x. Pour tout réel x 0, f (x) = 1 1 x 2 = x2 1 = x 2 (x 1)(x + 1) x 2 ttp: // matsfg. net. free. fr 3

On a donc le tableau de variation : x -1 0 1 + f (x) + 0 - - 0 + -2 f(x) 2 1.4 Dérivée, extrema et tableau de variation Dénition : Soit f une fonction dénie sur un intervalle I et x 0 un réel de I. Dire que f(x 0 ) est un maximum local (resp. minimum local) de f siginie que l'on peut trouver un intervalle ouvert J inclus dans I et contenant x 0 tel que pour tout x de J, f(x) f(x 0 ) (resp. f(x) f(x 0 )). Un minimum local ou un maximum local est appelé un extremum local. Si f est une fonction dénie et dérivable sur un intervalle I ouvert (c'est à dire de la forme ]a; b[) Si f admet un maximum ou un minimum en x 0 I avec x 0, alors f (x 0 ) = 0 ; si f s'annule en x 0 en cangeant de signe, alors f admet en x 0 un extremum local. Supposons que f admet un maximum en x 0 appartenant à I. Alors pour tout x appartenant à I et inférieur strictement à x 0, on a f(x) f(x 0 ) 0 et x x 0 < 0. D'où f(x) f(x 0) x x 0 < 0 et quand x tend vers x 0, on obtient f (x 0 ) 0. Par contre, pour tout x appartenant à I et supérieur strictement à x 0 on a f(x) f(x 0 ) 0 et x x 0 > 0 donc f(x) f(x 0) x x 0 > 0 donc quand x tend vers x 0 on obtient f (x 0 ) 0. Par conséquent, f (x 0 ) = 0. La deuxième partie de propriété est admise. Visualisation : Cas d'un minimum : x x 0 f (x) - 0 + f(x) f(x 0 ) Cas d'un maximum : x x 0 f (x) + 0 - f(x 0 ) f(x) Remarque : On peut avoir f (a) = 0 pour un réel a appartenant à I sans que f n'admette d'extremum local en a. Par exemple, pour f(x) = x 3, on a f (0) = 0 mais f n'admet pas d'extremum en 0. ttp: // matsfg. net. free. fr 4

2 Valeurs intermédiaires Soit f une fonction dérivable et strictement monotone sur un intervalle [a; b]. Si f(a) et f(b) sont de signes contraires, alors l'équation f(x) = 0 admet une unique solution sur [a; b]. Soit f la fonction dénie pour tout réel x [ 1; 1] par f(x) = x 2 3x. f est dérivable sur [ 1; 1] et f (x) = 2x 3. f (x) > 0 si et seulement si 2x 3 > 0 c'est à dire 2x > 3 ou encore x > 3/2 donc pour tout x [ 1; 1], f (x) < 0 et f est strictement décroissante sur [ 1; 1]. Comme f( 1) = 4 et f(1) = 1, il existe donc une unique valeur de x pour laquelle f(x) = 0. C'est bien entendu 0 ici. Algoritmique : Algoritme dit de dicotomie pour l'obtention d'une valeur approcée à e près de l'équation f(x) = 0 où f est une fonction dénie et dérivable sur un intervalle [a; b] qui s'annule dans cet intervalle : Données : a, b, e Début traitement tant que b-a>e faire m prend la valeur b+a 2 si f(m) > 0 alors m prend la valeur de b sinon m prend la valeur de a n n Acer m Fin traitement. Soit f dénie par f(x) = x 2 2. On recerce ici, une valeur approcée de la solution positive de f(x) = 0 (c'est à dire une valeur approcée de 2) sur [1; 2]. TI : Prompt A,B,E Wile B A > E (B + A)/2 M If M 2 2 > 0 Ten B M Else A M End End Disp "M=",M Casio : "A" :? A "B" :? B "E" :? E Wile B A > E (A + B)/2 M If M 2 2 > 0 Ten B M Else A M ifend WileEnd "U" :U XCas : saisir("a =",a); saisir("b =",b); saisir("e =",er); tantque (b-a>er) faire m:=(a+b)/2; si m^2-2>0 alors b:=m sinon a:=m; fsi; ftantque afficer("valeur approcée :",m); ttp: // matsfg. net. free. fr 5