FONCTIONS USUELLES 3
Nous avons donc pour tout x > 0 :
log xy = log x+c.
En choisissant x= 1 nous obtenons :
log y= log 1 + c=c,
de ce fait nous avons pour tous x, y > 0 :
log xy = log x+ log y.
Pour montrer (2) remarquons que :
0 = log 1 = log x
x= log x+ log 1
x,
de ce fait :
log 1
x=−log x.
Nous montrons la premi`ere affirmation de (3) par r´ecurrence sur n∈N.
Supposons n= 0. Pour tout x > 0 nous avons :
log x0= log 1 = 0 = 0.log x.
Par cons´equent la propri´et´e est vraie pour n= 0.
Soit n∈Nun entier fix´e tel que log xn=nlog xpour tout x > 0. Nous avons :
log xn+1 = log(x.xn) = log x+ log xn= log x+nlog x= (n+ 1) log x,
ce qui montre que la propri´et´e est vraie pour tout n∈N.
Pour la deuxi`eme affirmation remarquons que pour tout n∈Net tout x > 0 nous
avons :
log x−n= log(xn)−1=−log(xn) = −nlog x.
Montrons (4). Comme log0x > 0 pour tout x > 0, la fonction log est strictement
croissante. Pour montrer que limx→+∞log x= +∞il suffit donc de montrer que
log xn’est pas born´ee quand xtend vers +∞. Nous avons : nlog 2 →+∞quand
n→+∞, ainsi log 2n→+∞quand n→+∞cela montre que log xn’est pas born´ee
quand x→+∞.
En posant u= 1/x nous trouvons :
lim
x→0+log x= lim
u→+∞log 1
u=−lim
u→+∞log u=−∞.
Pour montrer (5) remarquons que, du fait que log0x > 0 pour tout x∈]0,+∞[, la
fonction log xest strictement croissante. Elle constitue donc une bijection de ]0,+∞[
sur ]limx→0log x, limx→+∞log x[= R(d’apr`es (4)), ce qui termine la preuve. ¤
Corollaire 4. (et d´efinition)
La fonction log admet une r´eciproque, elle est appel´ee la fonction exponentielle
n´eperienne (ou plus simplement fonction exponentielle ) : x∈R→ex∈]0,+∞[. La
fonction exponentielle a les propri´et´es suivantes :
(1) x7→ exest une bijection d´erivable et strictement croissante de Rsur ]0,+∞[.