4Fonctionsusuelles
4.1 Fonction polynomiale
Définition Soient nN,a0,a
1,...,a
n1Ret anR.Alorslafonction
PRR
xn
k=0
akxk=...........................................................,
est appelée fonction polynôme de degré n.
Définition Soit PRRun polynôme de degré n. . ................................................
.....................................................................................................
Exemple Le polynôme Pdéfini pour tout xRpar P(x)=x2+x2admet-il des racines ? .. . . . . . . . . .
.....................................................................................................
Proposition Soit PRRun polynôme de degré n.Alors:
.......................................................................................................................
.......................................................................................................................
Remarque Lorsque n=2,siP(x)=ax2+bx +cadmet deux racines x1et x2alors une factorisation de
Pest P(x)=.......................................................
Exemple 1et 2sont racines du polynôme Pdéfini par P(x)=x2+x2,ainsiP(x)se factorise par
............. et .............,unefactorisationestP(x)=......................................................
4.2 Fonctions logarithme et exponentielle
Définition On appelle logarithme népérien l’unique fonction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.....................................................................................................
Propriétés (Règles de calcul)
Pour tout a, b R
+,nZon a
ln(ab)=...........................................................
ln a
b=...........................................................
ln(an)=...........................................................
ln 1
a=...........................................................
ln 1
an=...........................................................
Théorème Lapplication logarithme .................................................................
1
Preuve. ..............................................................................................
.......................................................................................................
......................................................................................................
Définition La fonction exponentielle notée exp R]0,+[.........................................
.....................................................................................................
Remarque On utilisera la notation exp(x)=ex.Commeelleestlaréciproquedelafonctionlogarithme,
on en déduit que la fonction exponentielle est bijective et vérifie
..................................................................................................................
Propriétés (Règles de calcul)
Pour tout x, y Ret pour tout nZ,
e0=......................,
ex+y=......................,
ex=......................,
enx =......................,
enx =(ex)n=.......................
Définition Soit a>0................................................................................
expa..... ...................
x...........................
4.3 Fonctions puissances et leurs réciproques
Définition Soit R. ..............................................................................
.....................................................................................................
Proposition Soit R.
L’application ]0,+[→ ]0,+[
x→ xest ...........................................................
.....................................................................................................
(resp. strictement décroissante si <0)etadmetpourréciproquelapplication............. → .............
x→ .........
Remarque Lorsque nNet n2,laréciproquedelapplicationxxnest l’application . . . . . . . . . . . . . .
appelée racine n-ième. .............................................................................
.....................................................................................................
2
4.4 Fonctions trigonométriques et leurs réciproques
cos(x)=......................
sin(x)=......................
tan(x)=......................
0
6
4
3
2
cos()3
2
3
2
2
2
1
2
3
2
sin()1
2
2
2
3
2
D’après le théorème de Pythagore dans le triangle OBM :..................................................................
Propriétés La fonction sinus sin R[1,1]vérifie :
.xR,sin(x)=.....................(elle est impaire).
.xR,sin(x+2)=.....................(elle est 2-périodique).
.x, y R,sin(x+y)=.......................................................................
.x, y R,sin(xy)=..............................................................
Remarque .........................................................................................
.....................................................................................................
Proposition La fonction sinus sin .................. .............. est bijective.
Définition On appelle fonction arccsinus,notéearcsin .............. ................., l’application réciproque
de la fonction sin [
2,
2][1,1].
Remarque Par définition, pour tout y[1,1],arcsin(y)est l’unique angle compris entre
2et
2tel
que son sinus soit égal à y.Cecinousdonnelarelationsuivante:
Si x[
2,
2],sin(x)=yx=arcsin(y).
Exemple d’application : Que vaut arcsin(1
2)?
Par dénition,
=arcsin(1
2)......................................................................
Par identification, =......
Propriétés La fonction arcsinus est bijective de [1,1]dans [
2,
2]et vérifie :
.arcsin(sin(x))=.....................................
.sin(arcsin(y))=....................................
.arcsin(y)=..........................................
3
Exemple d’application : Que vaut arcsin(sin(13
3))? ................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
Propriétés La fonction cosinus cos R[1,1]vérifie :
.xR,cos(x)=.....................(elle est paire).
.xR,cos(x+2)=.....................(elle est 2-périodique).
.x, y R,cos(xy)=..............................................................
.x, y R,cos(x+y)=..............................................................
Remarque Graphiquement, on voit que la fonction cosinus n’est pas injective sur R,ellenestdoncpas
bijective.
Proposition La fonction cos .............. .............. est bijective.
Définition On appelle fonction arccosinus,notéearccos .............. .............., l’application réciproque
de la fonction cos [0,][1,1].
Remarque Par définition, pour tout y[1,1],arccos(y)est l’unique angle compris 0et tel que son
cosinus soit égal à y.Cecinousdonnelarelationsuivante:
Si x[
2,
2],sin(x)=yx=arcsin(y).
Exemple d’application : Que vaut arccos(1
2)?
Par dénition,
=arccos(1
2)......................................................................
Par identification, =......
Propriétés La fonction arccosinus est bijective de [1,1]dans [0,]et vérifie :
.arccos(cos(x))=....................................
.cos(arccos(y))=....................................
Exemple d’application : Que vaut arccos(cos(13
3))? ...............................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
4
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
Propriétés La fonction tangente tan Dtan Rest définie par tan(x)=sin(x)+avec
Dtan ={xR.....................}=xR................................................
Elle vérifie :
.x, xDtan,tan(x)=...................... (elle est ......................).
.xDtan,tan(x+)=...................... (elle est ......................................).
Remarque Graphiquement, on voit que la fonction tangente n’est pas injective sur son domaine de
définition, elle n’est donc pas bijective.
Proposition La fonction tangente tan .................. ......... est bijective.
Définition On appelle fonction arctangente,notéearctan ........ ....................., l’application
réciproque de la fonction tan ]
2,
2[R.
Remarque Par définition, pour tout yR,arctan(y)est l’unique angle compris (strictement) entre
2
et
2tel que sa tangente soit égale à y.Cecinousdonnelarelationsuivante:
Si x[
2,
2],sin(x)=yx=arcsin(y).
Propriétés La fonction arctangente est bijective de Rdans ]
2,
2[et vérifie :
.arctan(tan(x))=........................................
.tan(arctan(y))=........................................
.arctan(y)=..............................................
Exemple : En posant t=tan(x
2)montrer que pour tout xRyRy=+2k,k Z,cos(x)=1t2
1+t2.
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................
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