1 Nombre dérivé 2 Tangente à une courbe en un point

Chapitre 0 4 : Nombre dérivé et tangente
Nombre dérivé
Tangente à une courbe en un point
Dérivées des fonctions usuelles
NOMBRE DERIVE ET TANGENTE
1 Nombre dérivé
Soit
f
une fonction définie sur un intervalle
I
et
a
un réel de
I
.
Soit
h
un réel non nul tel que
a+hI
1.1 Taux d'accroissement
Le taux d'accroissement de
f
entre
a
et
a+h
est le quotient :
f
(
a+h
)
f
(
a
)
h
Exemple
Le taux d'accroissement de la fonction
f
définie par
f
(
x
)
=x2
entre
et
1+h
est :
f
(
1+h
)
f
(
1
)
h=
(
1+h
)
212
h=1+2h+h21
h=2h+h2
h=2+h
1.2 Définition
On dit que la fonction
f
est dérivable en
a
lorsque le taux d'accroissement devient aussi
proche que l'on veut d'un nombre réel
L
lorsque
h
tend vers
0
.
Le nombre
L
est alors appelé le nombre dérivé de la fonction
f
en
a
et on le note :
L=f '
(
a
)
=lim
h0
f
(
a+h
)
f
(
a
)
h
Exemple
Le nombre dérivé de la fonction
f
définie par
f
(
x
)
=x2
en
est :
f '
(
1
)
=lim
h0
f
(
1+h
)
f
(
1
)
h=lim
h0
2+h=2
1.3 Interprétation graphique
Le taux de variation entre
a
et
a+h
peut être
vu comme le coefficient directeur de la droite
passant par les points
A
(
a;f
(
a
)
)
et
B
(
a+h;f
(
a+h
)
)
Lorsque
h
tend vers
0
, le point
B
se rapproche
du point
A
et les coefficients directeurs des
sécantes
(
AB
)
tendent vers
L
qui est le
coefficient directeur de la tangente
Δ
à la courbe
au point A.
2 Tangente à une courbe en un point
Soit
Cf
la courbe représentant une fonction
f
dérivable en a.
La tangente à
Cf
au point
A
(
a;f
(
a
)
)
a pour coefficient directeur
L=f '
(
a
)
La tangente à
Cf
au point
A
(
a;f
(
a
)
)
a pour équation :
y=f '
(
a
)(
xa
)
+f
(
a
)
Exemple
Soit la fonction
f
définie par
f
(
x
)
=x2
et
Cf
sa courbe représentative dans un repère
(
O;
i,
j
)
orthonormal.
La tangente
Δ
à
Cf
au point d'abscisse
est :
Le coefficient directeur est
f '
(
1
)
=2
(voir précédemment) donc
Δ
a pour début d'équation :
y=2x+b
Δ
passe par le point d'abscisse
1
qui appartient à
Cf
, donc par le point
A
(
1 ; 12
)
donc
A
(
1 ;1
)
1=2×1+bb=12b=1
. Donc
Δ
a pour équation :
y=2x1
f(a)
a
f(a + h)
Oa + h
A
B
3 Fonctions dérivées
3.1 Définition
Si une fonction
f
définie sur un intervalle
I
est dérivable en toute valeur
x
de
I
,
alors on dit que
f
est dérivable sur
I
.
La fonction qui, à tout
x
de I, associe le nombre dérivé de f en x s'appelle fonction
dérivée de
f
et se note
f '
3.2 Fonctions dérivées des fonctions usuelles
Les fonctions de références (sauf la fonction valeur absolue) sont dérivables sur tout
intervalle inclus dans leur ensemble de définition.
Les fonctions polynômes sont dérivables sur
.
Sauf rares exceptions (la fonction racine carrée par exemple), toutes les fonctions que
vous aurez à étudier sont dérivables sur leur ensemble de définition.
f
(
x
)
f '
(
x
)
Df '
k
constante 0
x
1
ax+b
a
x2
2x
xn
n
n x n1
1
x
1
x2
]
; 0
[
]
0 ;+ ∞
[
1
xn
n
n
xn+1
]
; 0
[
]
0 ;+ ∞
[
x
1
2
x
]
0 ;+ ∞
[
3.3 Propriétés
Soit
u
et
v
deux fonctions dérivables sur un intervalle
I
Soit
k
un réel.
Le produit de la fonction
u
par un réel
k
est une fonction dérivable sur
I
.
(
k u
)
'=k u'
La somme de ces deux fonctions est dérivable sur
I
.
(
u+v
)
'=u' +v'
Le produit de ces deux fonctions est dérivable sur
I
(
u×v
)
'=u' ×v+u×v'
Le quotient de ces deux fonctions est dérivable sur
I
(
u
v
)
'=u'×vu×v'
v2
Exemple
La fonction
u
définie sur
par
u
(
x
)
=x2
est dérivable sur
et
u'
(
x
)
=2x
La fonction
f
définie sur
par
f
(
x
)
=8x2=
(
8u
) (
x
)
est dérivable sur
et
f '
(
x
)
=8u'
(
x
)
=8×2x=16 x
v'
(
x
)
=5x4
et la fonction
g
définie sur
par
g
(
x
)
=
(
u+v
)(
x
)
est dérivable sur
et
g'
(
x
)
=u'
(
x
)
+v'
(
x
)
=2x+5x4
.
La fonction définie sur
ℝ−
{
0
}
par
h
(
x
)
=2x+1
x
est dérivables sur
ℝ−
{
0
}
et
h'
(
x
)
=2×x
(
2x+1
)
×1
x2=2x2x1
x2=1
x2
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