Preuve.On a clairement aire(OMI)aire(6.0pt24.88ptIOM
)aire(OMI), ce qui se
traduit par 1.sin α
2α
2ππ.121.tan α
2.
Le résultat souhaité est obtenu par simplification évidente. ¤
Lemme. La fonction cosinus est continue en 0.
Preuve.La longueur de la corde [IM] est inférieure ou égale à la longueur de l’arc 6.0ptIM
.
Ainsi sin2α+(1−cos α)2α,soit√2−2cosαα.Onpasseaucarré:2−2cosαα2,
ce qui donne cos α1−α2
2.Finalement1−α2
2cos α1. Le théorème d’encadrement
prouve alors que cos αtend vers 1 = cos 0 lorsque αtend vers 0+.¤
Lemme. On a lim
α→0
sin α
α=1.
Preuve.Soit α>0. On sait alors que sin ααtan α=sin α
cos α, ce qui donne d’une part
sin α
α1 et d’autre part sin α
αcos α. Il vient donc cos αsin α
α1. Lorsque αtend vers 0+,
le théorème d’encadrement montre lim
α→0+
sin α
α= 1 car lim
α→0+cos α=1.Vuquesin(−α)
−α=sin α
α,
le résultat reste vrai en 0−.¤
Remarque. Ceci prouve au passage que la fonction sinus est dérivable en 0.
Lemme. On a lim
α→0
cos α−1
α=0.
Preuve.On a vu pour α>0que1−α2
2cos α1 (forumule qui reste inchangée si α<0). Il
suit −α
2cos α−1
α0 et le théorème d’encadrement montre la limite nulle. Même méthode
avec α<0, ce qui permet d’obtenir le résultat souhaité. ¤
Remarque. Ceci prouve au passage que la fonction cosinus est dérivable en 0.
5.2.2 Dérivées du sinus et du cosinus
Théorème. La fonction sin est dérivable sur Ret sa dérivée est la fonction cos.
Preuve.Soit x∈R; on écrit le taux d’accroissement du sinus en x:sin(x+h)−sin x
h=
sin xcos h+sinhcos x−sin x
h=sinxcos h−1
h+cosxsin h
h. Nos résultats précédents montrent
alors que la limite de ce taux lorsque htend vers 0 vaut sin x.0+cosx.1=cosx.¤
Théorème. La fonction cos est dérivable sur Ret sa dérivée est la fonction −sin.
Preuve.Il suffit de noter que cos x=sin
π
2−x. Le théorème de dérivation d’une fonction
composée montre que cos est dérivable et que cosx=−cos π
2−x=−sin x.¤
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