1 Fonctions logarithmes, exponentielles et puissances

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

Développements limités usuels en 0

Développements limités, équivalents et calculs de limites

Chapitre 6. Fonction réelle d une variable réelle

Comparaison de fonctions Développements limités. Chapitre 10

Développements limités. Notion de développement limité

Angles orientés et fonctions circulaires ( En première S )

Développements limités

Mathématiques I Section Architecture, EPFL

La fonction exponentielle

Cours d Analyse I et II

Mesure d angles et trigonométrie

NOMBRES COMPLEXES. Exercice 1 :

Chapitre 0 Introduction à la cinématique

Commun à tous les candidats

Exo7. Limites de fonctions. 1 Théorie. 2 Calculs

FONCTIONS DE PLUSIEURS VARIABLES (Outils Mathématiques 4)

F411 - Courbes Paramétrées, Polaires

Exercices - Fonctions de plusieurs variables : corrigé. Pour commencer

I - PUISSANCE D UN POINT PAR RAPPORT A UN CERCLE CERCLES ORTHOGONAUX POLES ET POLAIRES

Maple: premiers calculs et premières applications

Comment démontrer que deux droites sont perpendiculaires?

Complément d information concernant la fiche de concordance

Baccalauréat S Antilles-Guyane 11 septembre 2014 Corrigé

Fonctions de plusieurs variables

Chapitre 2 Le problème de l unicité des solutions

Correction du Baccalauréat S Amérique du Nord mai 2007

1 radian. De même, la longueur d un arc de cercle de rayon R et dont l angle au centre a pour mesure α radians est α R. R AB =R.

Exercices - Polynômes : corrigé. Opérations sur les polynômes

DUT Techniques de commercialisation Mathématiques et statistiques appliquées

Mais comment on fait pour...

Fonctions de deux variables. Mai 2011

Limites finies en un point

Fonctions de plusieurs variables

Continuité et dérivabilité d une fonction

Exercice 1 Trouver l équation du plan tangent pour chaque surface ci-dessous, au point (x 0,y 0,z 0 ) donné :

Continuité d une fonction de plusieurs variables

Calcul intégral élémentaire en plusieurs variables

TD: Cadran solaire. 1 Position du problème

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

Baccalauréat ES Polynésie (spécialité) 10 septembre 2014 Corrigé

Annexe 1 Programmes des classes préparatoires aux Grandes Ecoles

INTRODUCTION. 1 k 2. k=1

Capes Première épreuve

Planche n o 22. Fonctions de plusieurs variables. Corrigé

Traceur de courbes planes

I. Ensemble de définition d'une fonction

Premiers pas avec Mathematica

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

3 Approximation de solutions d équations

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

Les travaux doivent être remis sous forme papier.

Exercices et corrigés Mathématique générale Version β

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.

Représentation géométrique d un nombre complexe

I. Polynômes de Tchebychev

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

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

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

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

Equations différentielles linéaires à coefficients constants

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

Michel Henry Nicolas Delorme

CHAPITRE IV Oscillations libres des systèmes à plusieurs degrés de liberté

Etude de fonctions: procédure et exemple

LE PRODUIT SCALAIRE ( En première S )

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

Pour l épreuve d algèbre, les calculatrices sont interdites.

Quelques contrôle de Première S

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

Cours d Analyse. Fonctions de plusieurs variables

Correction du baccalauréat ES/L Métropole 20 juin 2014

Résolution d équations non linéaires

Fonctions de plusieurs variables. Sébastien Tordeux

Dérivation : cours. Dérivation dans R

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

Fonctions de plusieurs variables et applications pour l ingénieur

Exercices - Nombres complexes : corrigé. Formes algébriques et trigonométriques, module et argument

IV- Equations, inéquations dans R, Systèmes d équations

Continuité en un point

Image d un intervalle par une fonction continue

Chapitre VI Fonctions de plusieurs variables

Introduction. Mathématiques Quantiques Discrètes

Aide - mémoire gnuplot 4.0

Dérivation CONTENUS CAPACITÉS ATTENDUES COMMENTAIRES

Fonction réciproque. Christelle MELODELIMA. Chapitre 2 :

Logique. Plan du chapitre

Nathalie Barbary SANSTABOO. Excel expert. Fonctions, simulations, Groupe Eyrolles, 2011, ISBN :

Probabilités conditionnelles Exercices corrigés

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

TOUT CE QU IL FAUT SAVOIR POUR LE BREVET

Baccalauréat ES/L Amérique du Sud 21 novembre 2013

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

DURÉE DU JOUR EN FONCTION DE LA DATE ET DE LA LATITUDE

Baccalauréat ES Pondichéry 7 avril 2014 Corrigé

Théorème du point fixe - Théorème de l inversion locale

BACCALAUREAT GENERAL MATHÉMATIQUES

DOCM Solutions officielles = n 2 10.

Calcul Formel et Numérique, Partie I

Cours de mathématiques

Transcription:

Lycée du Parc PCSI 843 06-07 Fonctions usuelles On admet pour ce chapitre les résultats usuels suivants (ils seront démontrés plus tard dans l année : Proposition. Soit f une fonction continue sur un intervalle I, alors il existe une fonction F dérivable sur I, tel que x I, F (x = f(x, on appelle une telle fonction primitive de f, si de plus on impose la valeur de F en un point de I, cette fonction est unique. On a pour tout x 0 élément de I, x x x 0 f(tdt est une primitive de f. Remarques : Si on impose une condition sur la valeur en un point de I, la primitive est unique. Cette condition d unicité sera démontré dans le chapitre de dérivation, pour l existence de la primitive, on attendra le chapitre d intégration. Proposition. Soit f une fonction continue sur un intervalle I et [a,b] I, alors (i x [a,b], f(x 0 = b b (ii f(tdt f(t dt. a a b a f(tdt 0. Fonctions logarithmes, exponentielles et puissances. Logarithme népérien.. Définition : On définit la fonction logarithme (népérien noté ln comme l unique primitive sur R + s annulant en, c est-à-dire x x R + dt, lnx = t... Propriétés Proposition 3. Soient x,y R + et n Z, on a (i ln(xy = lnx+lny (ii ln ( x = lnx (iii ln( x y = lnx lny (iv ln(x n = nlnx. Proposition 4 (Variations et ites. La fonction ln vérifie (i x R +, (ln (x x, la fonction ln est donc strictement croissante ln(+x (ii = x 0 x (iii (iv (v x +0 Remarque : lnx = + = +lnx lnx x = 0. Les points (ii et (iv justifient que la courbe de ln à une branche parabolique d axe Ox en +.

. Fonction exponentielle.. Définition La fonction ln est bijective de R + dans R, on définit sa fonction réciproque noté exp de R de R +... Propriétés On transfert l ensemble des propriétés du logarithme Proposition 5. Soient x,y R et n Z, on a (i exp(x+y = exp(xexp(y (ii exp( x = exp(x (iii exp(nx = (exp(x n. Proposition 6 (Variations et ites. La fonction exp vérifie : exp(x (i = x 0 x (ii exp(x = + (iii exp(x = 0 x exp(x (iv = + x (v (exp(x = exp(x. Remarque : Par symétrie, la branche parabolique d axe Ox en + de ln devient une branche parabolique d axe Oy en +. De même, l asymptote verticale en 0, devient une asymptote horizontale en. On peut tracer les courbes de ln et exp sur le même graphe, elles sont symétriques l une de l autre par rapport à la droite y = x. C exp C ln.3 Logarithme en base a.3. Définition Soit R + \{}, on définit sur R + le logarithme en base a noté log a par x R +, log a (x = lnx lna.

La fonction log a est bijective de R + dans R et sa réciproque est x exp(xlna. Si x = n est un nombre entier, on a exp(nlna = a n. On étendra la notation a x pour a > 0 et x réel par a x = exp(xlna et notera e x = exp(x. La valeur de e étant par extension des définitions exp((.78. Les propriétés du logarithme et de l exponentielle se transmettent Proposition 7. Soit a R + \{}, on a (i x,y R +, log a (xy = log a x+log a y (v x,y R, a x+y = a x a y (ii x R + (, log a x = loga x (vi x R +, a x = a x (iii x R +, n Z, log a (x n = nlog a x (vii x R +, n Z, a nx = (a x n (iv x R +, (log a (x = xlna (vii x R, (x a x (x = (lnaa x..4 Fonctions puissances.4. Définition Pour a R, on définit la fonction puissance de R + dans R + x x a = e alnx. Cette définition prolonge naturellement la puissance entière..4. Propriétés Des propriétés de l exponentielle et du logarithme découlent x,y R +, a,b R, (i x a y a = (xy a (iv a = (ii x a x b = x a+b (v x 0 = (iii (x a b = x ab (vi ln(x a = alnx..4.3 Variations et réciproque Proposition 8. Soit la fonction f = x x a, on a x R +, f (x = a x a, on en déduit f strictement croissante si a > 0 et strictement décroissante si a < 0. Quelques courbes : <a a = 0<a< a< 0 3

Remarques :. Les positions comparées des courbes en fonction de la valeur de a sur [0,] et [,+ [ servent fréquemment : «Savoir dire quelle courbe est au dessus de quelle courbe.». Pour dériver ou calculer les ites d expression de la forme u(x v(x, on repasse généralement à la forme exponentielle e v(xlnu(x. Proposition 9. Soit a R, la fonction x x a est bijective de R + dans R + et sa réciproque est x x a. Dans le cas où a = n N, on la note x n x, cette réciproque qui se prolonge en une bijection de R + dans R +. Proposition 0 (Règles de comparaisons usuelles. Soient a,b R +, alors on a (i (ii (lnx a x b = 0 (ii lnx b = 0 x 0 x a +xa = 0 (iv ebx x x a e bx = 0. Fonctions hyperboliques. Définition On définit le cosinus hyperbolique noté cosh ou ch et le sinus hyperbolique noté sinh ou sh, comme la partie paire et la partie impaire de la fonction exponentielle :. Propriétés et courbes x R, ch(x = ex +e x Proposition. Soient x R, alors on a Courbes : et sh(x = ex e x. (i ch(x+sh(x = e x (iv ch (x sh (x = (ii (ch (x = sh(x (v (sh (x = ch(x (iii ch(x ex = 0+ (vi sh(x ex = 0. En utilisant la parité et le fait que chx > 0, on obtient ch(x e x sh(x 4

3 Fonctions circulaires 3. Cercle trigonométrique Si on ne retrouve rapidement pas les relations de symétrie, faire un dessin (dans sa tête ou au brouillon ou dans la marge de sa copie. α α α +α α sin( α = sinα cos( α = cos(α sin( +α = sinα cos( +α = cosα sin( α = sinα cos( α = cos(α tan( +α = tanα tan( α = tanα sin( α = cosα cos( α = sinα Liste non exhaustive, par exemple, chercher à exprimer tan(α+. 5

Valeurs remarquables à connaître : sin(θ 0 cos(θ tan(θ 0 θ = 0 θ = 6 θ = 4 3 3 θ = 3 3 3 θ = 0 Non déf. 3. Formulaire et ites A connaître par coeur ou savoir retrouver la formule utile pour le problème posé en un temps raisonnable. Le plus simple étant de s entraîner à reconstruire le formulaire à partir d une formule (genre la formule cos(a + b =, on finit par le connaître. cos(a+b = cosacosb sinasinb sin(a+b = sinacosb+cosasinb tan(a+b = tana+tanb tanatanb cosa = cos a = sin a sina = sinacosa tana = tana tan a cos(p+cos(q = cos ( p+q cos(p cos(q = sin ( p+q sin(p+sin(q = sin ( p+q sin(p sin(q = cos ( p+q ( cos p q ( sin p q ( cos p q sin ( p q cos(a b = cosacosb+sinasinb sin(a b = sinacosb cosasinb tan(a b = tana tanb +tanatanb sin a = cosa cos a = +cosa tan(x = tan(x tan ( x cos(x = tan ( x +tan ( x sin(x = tan(x +tan ( x Limites usuelles : sint tant cost =, =, t 0 t t 0 t t 0 t =. 6

3.3 Fonctions circulaires réciproques 3.3. Fonction arcsinus La fonction sinus est bijective de [, ] sur [,]. On note arcsin sa réciproque appelée fonction arc sinus, elle est définie de [,] sur [, ]. La fonction arcsin est dérivable sur ],[ et sa dérivée est x x. La courbe de la fonction arcsinus a des tangentes verticales en - et. C arcsin C sin - 3.3. Fonction arccos La fonction cos est bijective de [0,] sur [,]. On note arccos sa réciproque appelée arc cosinus, elle est définie de [,] sur [0,]. La fonction arccos est dérivable sur ],[ et sa dérivée est x x. La courbe de la fonction arcsinus a des tangentes verticales en - et. C arccos - C cos 3.3.3 Fonction arctan La fonction tan est bijective de ], [ sur ],+ [. On note arctan sa réciproque appelée fonction arc tangente, elle est définie de ],+ [ sur ], [. La fonction arctan est dérivable sur ],+ [ et sa dérivée est x. +x C tan C arctan - 7

3.4 Quelques formules 3.5 Composition Celle qui découle directement des définitions des fonctions circulaires réciproques : (i x [, ], cos(arccos(x = x et (ii x [, ], arcsin(sin(x = x (iii x [0,], arccos(cos(x = x (iv x R, tan(arctan(x = x sin(arcsin(x = x (v x ], [, arctan(tan(x = x Remarque: Il faut bien faire attention aux ensembles de définition du fait que les fonctions circulaires ne sont pas des bijections. Par exemple, arcsin(sin(x = x n est valable que pour x [, ]. La fonction g définie sur R par g(x = arcsin(sin(x donne la courbe suivante. - Les suivantes ne sont pas à apprendre, mais à savoir retrouver : (i x [,], cos(arcsin(x = sin(arccos(x = x (ii x R, cos(arctan(x = +x (iii etc... Remarques: et sin(arctan(x = x +x. La première ligne sert pour le calcul des dérivées de arccos et arcsin.. Cette liste est, comme indiqué, très loin d être exhaustive. L important est de manipuler le formulaire trigonométrique et les domaines de définition pour pouvoir lever les indéterminations en cas de passage à la racine carré. On pourra, par exemple simplifier, cos ( arctan(x et tan( arccos(x. 3.6 Formulaire des fonctions circulaires réciproques (i x [,], arccos(x+arcsin(x = et arccos(x+arccos( x =. ( (ii x R, arctan(x+arctan = sg(x x. Remarques:. Le plus simple pour démontrer les différentes formules est de dériver et regarder sur les différents intervalles du domaine de définition.. La formule (ii sert en particulier pour l étude du comportement à l infini de arctan, on se ramène à comportement en 0 que l on sait beaucoup mieux étudier (On utilisera cette formule dans les études asymptotiques. 8