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Publié le 15/01/2015

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Chapitre III : Dérivation 1 1.1 Fonctions dérivables Nombre dérivé, fonction dérivée Définition : f est une fonction définie sur un intervalle I et a est un réel de I . f est dérivable en a si et seulement si l'une ou l'autre des deux propositions équivalentes est réalisée : f (a + h) - f (a) a une limite finie l en 0, ou encore - la fonction h --> h f (x) - f (a) a pour limite l quand x tend vers a. que la fonction x --> x-a - pour tout réel h tel que a + h ? I , f (a + h) = f (a) + hl + h?(h) avec lim ?(h) = 0. h->0 Le nombre l est appelé nombre dérivé de la fonction f en a. Remarques : f (a + h) - f (a) (h = 0) est appelé taux de variation de f entre a et a + h. h f (a + h) - f (a) (h = 0) est le coefficient directeur de la droite - Soit A(a; f (a)) et M (a + h; f (a + h)), h (AM ). - Le nombre Le nombre dérivé de f en a est noté f (a). Lorsque la fonction f admet un nombre dérivé en a, on dit que f est dérivable en a. Lorsque f est dérivable en tout point d'un intervalle I inclus dans le domaine de définition de f , on dit que f est dérivable sur I . Définition : f est une fonction dérivable sur un intervalle I . La fonction dérivée de f sur I est la fonction f qui à tout a dans I associe f (a). 1.2 tangente et approximation affine locale o C est la courbe représentative de f dans un repère. Une équation de la tangente T à C au point A d'abscisse a est : y = f (a)(x - a) + f (a) o Pour tout réel h tel que a + h ? I , f (a + h) = f (a) + f (a)h + h?(h) et lim ?(h) = 0 h->0 f (a) + f (a)h est l'approximation affine de f (a + h) pour h proche de 0, associée à f . Exemple : f est la fonction définie sur [-1; 1] par f (x) = La fonction f est-elle dérivable en -1 ? en 0 ? ? 1 - x2 . Solution ? h2 h 2 -1 h = h f (-1 + h) - f (-1) 2h - = = h h ? 2 X = +? et d'après les propriétés Or lim - 1 = +?, et lim h->0 h X -> +? 2 - 1 = + ?. lim h->0 h f (-1 + h) - f (-1) = +? donc la fonction f Ceci nous donne lim h->0 h Pour 0 < h <= 2, 2 -1 h sur les limites des fonctions composées : n'est pas dérivable en -1. ? ? ? h ( 1 - h2 - 1)( 1 - h2 + 1) f (h) - f (0) 1 - h2 - 1 ? =? . = = Pour -1 <= h <= 1 avec h = 0, 2 + 1) h h h( 1 - h 1 - h2 + 1...

« Pour−1≤h≤1avech =0,f(h)−f(0) h=√ 1−h 2−1 h=(√ 1−h 2−1)(√ 1−h 2+1) h(√ 1−h 2+1)=h √1−h 2+1. Orlim h→0  1−h 2+1 = 2donclim h→0 f(h)−f(0) h=√ 1−h 2−1 h=0. La fonctionfest alors dérivable en 0 etf (0) = 0. 1.3 dérivabilité et continuité Propriété : fest une fonction définie sur un intervalleI,aest un réel deI. Sifest dérivable ena,alorsfest continue ena. Démonstration : On suppose quefest dérivable ena,c’estàdire,pourh =0tel quea+h∈I, f(a+h)=f(a)+f (a)h+hε(h)aveclim h→0 ε(h)=0. Orlim h→0 f(a)h=0etlim h→0 hε(h)=0donclim h→0 f(a+h)=f(a), ce qui justifie quefest continue ena. Remarque : la réciproque de la propriété est fausse : la fonction racine carrée est continue en 0, mais elle n’est pas dérivable en 0. 1.4 dérivées successives Définition : fest une fonction dérivable sur un intervalleI.

Sa fonction dérivéef s’appelle la fonction dérivée première (ou d’ordre 1) def. Lorsquef est dérivable surI, sa fonction dérivée est notéef ;f est appellée dérivée seconde (ou dérivée d’ordre 2) def. Par itération, pour tout entier natureln≥2, on définie la fonction dérivéen-ième (ou d’ordren)comme étant la fonction dérivée de la fonction d’ordren−1,f (1) =f et pour toutn≥2,f (n) =f (n−1) . Exemple : f:x −→cosxest dérivable surRet on af (x)=−sinx,f (x)=−cosx,f (3) (x)=sinx, f (4) (x)=cosxet ainsi de suite... 2 Règles de dérivation 2.1 dérivées des fonctions usuelles f(x) f(x) fest dérivable sur l’intervalle λ 0 ]−∞;+∞[ x 1 ]−∞;+∞[ xn(n∈Netn≥2) nx n−1 ]−∞;+∞[ 1 x −1x2 ]−∞;0[ou]0; +∞[ √x 1 2√ x ]0; +∞[ cosx −sinx ]−∞;+∞[ sinx cosx ]−∞;+∞[ 2.2 dérivées et opérations sur les fonctions Propriété : uetvsont deux fonctions dérivables sur un intervalleIetkest un réel.

Alorsku,u+vetuv sont dérivables surIet : (ku) =ku ;(u+v) =u +v ;(uv) =u v+uv  Si, de plusvne s’annule pas surI,alors1 vetu vsont dérivables surIet :  1 v  =−v  v2 et u v =u v−uv  v2 Corollaire : Les fonctions polynômes et rationnelles sont dérivables sur tout intervalle de leur domaine de définition. Exercice : Déterminer la fonction dérivée de chacune des fonctions suivantes : 1.fest la fonction définie sur[0; +∞[par :f(x)=(x−1)√ x 2.fest la fonction définie surR\{−1; 0}par :f(x)=4x 2+x+2 x2+x. »

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