Fixons ydans ]0,1[. Comme fr´ealise une bijection de ] − ∞,0[ sur ]0,1[, il existe un (unique)
r´eel x1dans ] − ∞,0[ tel que f(x1) = y. Mais on sait aussi que fr´ealise une bijection de ]0,+∞[
sur ]0,1[, il existe donc un r´eel x2dans ]0,+∞[ tel que f(x2) = y. Comme x1<0 et x2>0, alors
x1est diff´erent de x2.
On a ainsi 1 −ex1=ydonc 1 −y=ex1. Comme y∈]0,1[, on peut composer par ln pour
obtenir
x1= ln(1 −y).
On a aussi ex2−1
ex2+ 1 =y
donc ex2−1 = y(ex2+ 1), i.e. ex2(1 −y) = 1 + y. Comme y∈]0,1[, on peut diviser par 1 −ypour
obtenir ex2= (1 + y)/(1 −y). Comme ex2>0 on peut composer par ln pour obtenir
x2= ln 1 + y
1−y.
Pour ´etudier la d´erivabilit´e de fen 0, on ´etudie la limite `a gauche et `a droite du taux d’accroissement.
A gauche de 0, on a
lim
x→0−
f(x)−f(0)
x−0=−lim
x→0−
ex−1
x=−(exp)0(0) = −1.
A droite de 0, on a
lim
x→0+
f(x)−f(0)
x−0= lim
x→0+
1
ex+ 1 ×lim
x→0+
ex−1
x=1
2×(exp)0(0) = 1
2.
Les d´eriv´ees `a droite et `a gauche de 0 du taux d’accroissement ne co¨ıncident pas, la fonction f
n’est donc pas d´erivable en 0.
Exercice 2. On consid`ere la fonction fd´efinie sur D=] − ∞,−1[∪]−1,+∞[ par
f(x) = 1
1 + x.
La fonction fest le quotient de deux fonctions C∞dont le d´enominateur ne s’annule pas sur D.
Ainsi la fonction fest C∞sur D. En calculant les d´eriv´ees successives, on obtient :
f0(x) = −1
(1 + x)2, f(2)(x) = 2
(1 + x)3et f(3)(x) = −2×3
(1 + x)4.
Pour chaque entier n∈N∗, notons P(n) la propri´et´e suivante
P(n) : ∀x∈ D, f(n)(x) = (−1)nn!
(1 + x)n+1 .
La d´emonstration par r´ecurrence se fait en trois ´etapes :
Initialisation : D’apr`es ce qui pr´ec`ede, P(1) est vrai (en fait P(2) et P(3) aussi).
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