FONCTIONS NUMÉRIQUES : DÉRIVATION
Ph DEPRESLE
30 septembre 2015
Table des matières
1 Dérivée en un point 2
2 Continuité et dérivabilité 2
3 Fonction dérivée 2
4 Sens de variation d’une fonction dérivable 3
5 Dérivées et opérations 3
5.1 Dérivées et opérations ....................................... 3
5.2 Dérivée d’une fonction composée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
5.2.1 Dérivée de pu........................................ 3
5.2.2 Dérivée de un,nZ.................................... 4
5.3 Dérivée de x7→v(ax +b)...................................... 4
5.4 Dérivée de x7→ f[g(x)] ....................................... 4
6 Les fonctions sinus et cosinus 5
6.1 Propriétés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
6.2 Étude des fonctions sinus et cosinus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
7 QCM 7
8 EXERCICES : Les exercices de base 8
9 EXERCICES : Les exercices de base ( corrigés) 10
1
Chapitre : Fonctions numériques : dérivation Terminale S
1 Dérivée en un point
Définition 1. Soit f une fonction numérique définie sur un intervalle I de Ret a I .
On dit que la fonction f est dérivable en a lorsque f(x)f(a)
xaadmet une limite finie quand x tend vers
a.
Cette limite est notée f (a), c’est le nombre dérivé de f en a.
On note :
f(a)=lim
xa
f(x)f(a)
xa=lim
h0
f(a+h)f(a)
h
Définition 2. Soit I un intervalle et f une fonction dérivable en a I .
La tangente à la courbe représentative de f au point A d’abscisse a est la droite passant par A de coef-
ficient directeur f (a).
Elle admet pour équation
y=f(a)(xa)+f(a)
2 Continuité et dérivabilité
Propriétés 1. admis
Si f est dérivable en un réel a, alors f est continue en a.
Attention la réciproque est fausse.
Exemple : x7→ |x|est continue sur Rmais x 7→ |x|n’est pas
dérivable en 0.
1
2
3
1
1 212
3 Fonction dérivée
Définition 3. Soit f une fonction numérique définie sur un intervalle I de R.
On dit que f est dérivable sur I lorsqu’elle est dérivable en tout point de I .
Dérivées usuelles
Fonction fdéfinie par : Fonction fdéfinie par : Intervalles de validité
f(x)=k f (x)=0 ];+∞[
f(x)=xn,nNf(x)=nxn1];+[
f(x)=1
xf(x)=1
x2];0[ et ]0;+∞[
f(x)=1
xn=xn,nNf(x)=nxn1= n
xn+1];0[ et ]0;+∞[
f(x)=px f (x)=1
2px]0;+∞[
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Chapitre : Fonctions numériques : dérivation Terminale S
Remarque :
Pour pZ, si f(x)=xp, alors f(x)=pxp1
Exemple : Soit f:x7→ x2+1. Cette fonction est définie sur R
et sa dérivée est f(x)=2x.
Une équation de la tangente à Cfau point d’abscisse 3 est
y=f(3)(x3)+f(3)
On a f(3) =10 et f(3) =6 soit y=6(x3)+10 soit y=6x8.
2
4
6
8
2
2 424
y=6x8
y=x2+1
4 Sens de variation d’une fonction dérivable
Théorème 1. (admis)
Soit f une fonction dérivable sur un intervalle I .
Si f est nulle sur I , alors f est constante sur I .
Si f est strictement positive sur I sauf en un nombre fini de points elle peut s’annuler, alors f est
strictement croissante sur I .
Si f est strictement négative sur I sauf en un nombre fini de points elle peut s’annuler, alors f est
strictement décroissante sur I .
5 Dérivées et opérations
5.1 Dérivées et opérations
Soient uet vdeux fonctions dérivables sur un intervalle Iet kun réel.
fonction ffonction dérivée fdérivabilité
somme f=u+v f =u+vdérivable sur l’intervalle I.
produit f=k.u
f=u.v
f=k.u
f=u.v+u.vdérivable sur l’intervalle I.
quotient f=1
v
f=u
v
f=v
v2
f=uvuv
v2
dérivable en tout réel xde l’intervalle Iv(x) est non nul.
5.2 Dérivée d’une fonction composée
5.2.1 Dérivée de pu
Théorème 2. Soit u une fonction strictement positive et dérivable sur un intervalle I
alors pu:x7→pu(x)est dérivable sur I et sa dérivée est ¡pu¢=u
2pu.
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Chapitre : Fonctions numériques : dérivation Terminale S
Exemple : Soit f:x7→px2+1 comme u:x7→ x2+1 est strictement positif et dérivable sur R,
alors fest dérivable sur Ret on a :
f(x)=2x
2px2+1=x
px2+1( car u(x)=2x).
5.2.2 Dérivée de un,nZ
Théorème 3. Soit u une fonction dérivable sur un intervalle I alors
si n N,un:x7→[u(x)]nest dérivable sur I .
si n Zet si u ne s’annule pas sur I alors unest dérivable sur I .
et dans tous les cas (un)=nuun1.
Exemples :
Soit f:x7→(x2+x+1)17.fest dérivable sur Ret f(x)=17(2x+1)(x2+x+1)16.
Soit g:x7→ 3
(4x+1)2.gest dérivable sur ] ;1
4[]1
4;+∞[.
g(x)=3(4x+1)2et g(x)=3×(2)×4×(4x+1)3=24
(4x+1)3
5.3 Dérivée de x7→ v(ax +b)
Théorème 4. Soit x0R, tel que v dérivable en ax0+b, alors la fonction h :x7→ v(ax +b)est dérivable
x0et sa dérivée en x0est h(x0)=a×v(ax0+b).
Exemple : Soit f:x7→sinÃ2x+π
4!sur R.
Sa dérivée est f(x)=2cosÃ2x+π
4!
5.4 Dérivée de x7→ f[g(x)]
Soit
Ig
Jf
R
x7→ g(x)7→ f(g(x)) ¾on compose les fonctions
fet g
Théorème 5. Si g est dérivable en x0et f est dérivable en g (x0)alors la fonction h :x7→ f[g(x)] est
dérivable en x0et on a h(x0)=g(x0)×f[g(x0)].
Remarque : On retrouve comme cas particuliers les dérivées de pu1
uunet : x7→ v(ax +b)
Résumé :
Ainsi, pour nZ,
fonction dérivée
f=unf=nuun1
f=1
uf=u
u2
fonction dérivée
f=pu f =u
2pu
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Chapitre : Fonctions numériques : dérivation Terminale S
6 Les fonctions sinus et cosinus
6.1 Propriétés
Rappel : On se place dans un repère orthonormé direct
³O ;
i,
j´du plan. Soit Cle cercle trigonométrique de
centre O.
Si xest un réel, et si Mest le point de Cassocié à x, (xest
alors une mesure en radian de l’angle orienté (
i,
OM ))
alors cosxet sinxsont les coordonnées de Mdans le repère
³O ;
i,
j´.
M(cosx;sinx) et
OM µx
y
sinx
cosx
x
OA
M
Propriétés 2. Les fonctions cos : x7→cosx et sin : x7→sinx sont définies sur Ret sont périodiques de
période 2π:
xR, cos(x+2π)=cos x et sin(x+2π)=sinx.
La fonction cos : x7→ cos x est paire sur Ret la fonction sin : x7→sin x est impaire sur R:
xR, cos(x)=cosx et sin(x)= sin x.
Les fonctions cos et sin sont continues et dérivables sur Ret on a :
xR, cosx=sin x et sinx=cosx
fonction dérivée
f=cosu f =usinu
f=sinu f =ucosu
On a lim
x0
sin x
x=1et lim
x0
cosx1
x=0
6.2 Étude des fonctions sinus et cosinus
La fonction cosinus
D’abord sur [0;π] en utilisant le cercle trigonométrique :
x0π
2π
cosx=sinx0− −10
cosx
101
et on complète par parité sur [π;0]. (symétrie d’axe O y)
1
1
1 2 3123
Puis par périodicité, la courbe est invariante par la translation de vecteur 2π
i.
La representation graphique de la fonction cos est donc :
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