Exercice 4.
a) Soit x∈[−1,1], montrer que sin(acos(x)) = cos(asin(x)) = √1−x2.
Nous savons que cos(arccos(x)) = xor sin2(arccos(x) + cos2(arccos(x)) = 1 donc
sin2(arccos(x)) = 1 −x2.
Puisque, d’autre part, sin(arccos(x)) ≥0, on d´eduit que sin(arccos(x)) = √1−x2.
On montre de mˆeme que cos(asin(x)) = √1−x2.
b) Pour x∈R, montrer que cos(atan(x)) = 1
√1 + x2et sin(atan(x)) = x
√1 + x2.
Nous savons que tan(arctan(x)) = x, c’est `a dire que sin(arctan(x))
cos(arctan(x)) =x.
Ainsi, sin2(arctan(x)) = x2cos2(arctan(x)) d’o`u 1 −cos2(arctan(x)) = x2cos2(arctan(x)) et
cos2(arctan(x)) = 1
1 + x2. Puisque cos(arctan(x)) >0, on d´eduit cos(arctan(x)) = 1
√1 + x2.
Enfin, sin2(arctan(x)) = 1 −cos2(arctan(x)) = 1 −1
1 + x2=x2
1 + x2. On conclut en remarquant
que sin(arctan(x)) est du mˆeme signe que x.
Exercice 5. (D´eriv´ees)
a) En reprenant le cours sur les exponentielles, dire pour quelle raison, nous pouvons affirmer que
les fonctions trigonom´etriques r´eciproques sont d´erivables.
On peut montrer, comme pour la fonction exponentielle, que les courbes repr´esentatives des
fonctions arccos arcsin et arctan s’obtiennent `a partir des courbes repr´esentatives des fonctions
cos sin et tan. Elles admettent donc des tangentes en tout point et correspondent par cons´equent
`a des fonctions d´erivables.
b) Toujours, en s’inspirant de ce qui a ´et´e fait pour la fonction exp, pr´esiser l’expression et le domaine
de d´efinition des d´eriv´ees des fonctions trigonom´etriques r´eciproques.
Puisque cos(acos(x)) = x, on d´eduit par d´erivation que arccos0(x) = −1
sin(acos(x)) =−1
√1−x2.
De mˆeme la relation sin(asin(x)) = xentraˆıne arcsin0(x) = 1
cos(asin(x)) =1
√1−x2.
Les fonctions arccos et arcsin sont en particulier d´erivables sur ] −1,1[.
Enfin, tan(arctan(x)) = xentraˆıne arctan0(x) = cos2(arctan(x)) = 1
1 + x2.
c) Retrouver que pour tout x > 0, atan(x) + atan(1
x) = π
2La fonction f:x7→ atan(x) + atan(1
x)
est d´erivable sur R+∗et f0(x) = 1
1 + x2−1
x2
1
1 + 1
x2
= 0.
fest donc constante sur R+∗. On conclut en remarquant que f(1) = π
2.