Formulaire de derivation

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Facile15 exercices
Exercice 11 — dérivée d'une constante

Dériver y=12\;y=12.

y=12y=12 est une constante, donc

y′=0.y'=0.
Exercice 22 — puissances entières

Dériver y=x6\;y=x^{6}, puis y=4x3\;y=4x^{3}.

Règle (xn)′=n xn−1(x^{n})'=n\,x^{n-1} et (aU)′=aU′(aU)'=aU' :

y=x6 ⇒ y′=6 x5;y=4x3 ⇒ y′=4⋅3 x2=12 x2.y=x^{6}\ \Rightarrow\ y'=6\,x^{5};\qquad y=4x^{3}\ \Rightarrow\ y'=4\cdot 3\,x^{2}=12\,x^{2}.
Exercice 33 — combinaison de puissances

Dériver y=5x4−3x2+7x−9\;y=5x^{4}-3x^{2}+7x-9.

On dérive terme à terme (règle de la somme et du multiple) :

y=5x4−3x2+7x−9 ⇒ y′=5⋅4x3−3⋅2x+7⋅1−0=20x3−6x+7.y=5x^{4}-3x^{2}+7x-9 \ \Rightarrow\ y'=5\cdot4x^{3}-3\cdot2x+7\cdot1-0=20x^{3}-6x+7.
Exercice 44 — racines réécrites en puissances

Réécrire en puissance, puis dériver : y=x\;y=\sqrt{x} ; y=x3y=\sqrt[3]{x}.

a) y=x=x1/2y=\sqrt{x}=x^{1/2}, donc

y′=12 x−1/2=12 x1/2=12x.y'=\tfrac12\,x^{-1/2}=\frac{1}{2\,x^{1/2}}=\frac{1}{2\sqrt{x}}.

b) y=x3=x1/3y=\sqrt[3]{x}=x^{1/3}, donc

y′=13 x−2/3=13 x2/3=13x23.y'=\tfrac13\,x^{-2/3}=\frac{1}{3\,x^{2/3}}=\frac{1}{3\sqrt[3]{x^{2}}}.
Exercice 55 — inverses réécrits en puissances

Réécrire en puissance, puis dériver : y=1x3\;y=\dfrac{1}{x^{3}} ; y=2xy=\dfrac{2}{x}.

a) y=1x3=x−3y=\dfrac{1}{x^{3}}=x^{-3}, donc

y′=−3 x−4=−3x4.y'=-3\,x^{-4}=-\frac{3}{x^{4}}.

b) y=2x=2x−1y=\dfrac{2}{x}=2x^{-1}, donc

y′=2⋅(−1) x−2=−2 x−2=−2x2.y'=2\cdot(-1)\,x^{-2}=-2\,x^{-2}=-\frac{2}{x^{2}}.
Exercice 66 — coefficients devant les puissances
  1. a)

    y=7x5y=7x^{5}

    y′=7⋅5 x4=35x4.y'=7\cdot5\,x^{4}=35x^{4}.

  2. b)

    y=−3x8y=-3x^{8}

    y′=−3⋅8 x7=−24x7.y'=-3\cdot8\,x^{7}=-24x^{7}.

  3. c)

    y=12 x4y=\tfrac12\,x^{4}

    y′=12⋅4 x3=2x3.y'=\tfrac12\cdot4\,x^{3}=2x^{3}.

Exercice 77 — polynôme dérivé terme à terme
  1. a)

    y=2x4−5x3+x−6y=2x^{4}-5x^{3}+x-6

    On dérive terme à terme (somme et multiple) :

    y′=8x3−15x2+1.y'=8x^{3}-15x^{2}+1.

  2. b)

    y=9x2−4x+10y=9x^{2}-4x+10

    y′=18x−4.y'=18x-4.

Exercice 88 — inverses (exposants négatifs)

Réécris d'abord en puissance de xx, puis dérive.

  1. a)

    y=1x5y=\dfrac{1}{x^{5}}

    y=x−5⇒y′=−5x−6=−5x6.y=x^{-5}\Rightarrow y'=-5x^{-6}=-\dfrac{5}{x^{6}}.

  2. b)

    y=3x2y=\dfrac{3}{x^{2}}

    y=3x−2⇒y′=−6x−3=−6x3.y=3x^{-2}\Rightarrow y'=-6x^{-3}=-\dfrac{6}{x^{3}}.

  3. c)

    y=−4xy=-\dfrac{4}{x}

    y=−4x−1⇒y′=4x−2=4x2.y=-4x^{-1}\Rightarrow y'=4x^{-2}=\dfrac{4}{x^{2}}.

Exercice 99 — racines réécrites en puissances

Réécris en puissance de xx, puis dérive.

  1. a)

    y=x4y=\sqrt[4]{x}

    y=x1/4⇒y′=14x−3/4=14x34.y=x^{1/4}\Rightarrow y'=\tfrac14 x^{-3/4}=\dfrac{1}{4\sqrt[4]{x^{3}}}.

  2. b)

    y=x23y=\sqrt[3]{x^{2}}

    y=x2/3⇒y′=23x−1/3=23x3.y=x^{2/3}\Rightarrow y'=\tfrac23 x^{-1/3}=\dfrac{2}{3\sqrt[3]{x}}.

  3. c)

    y=1xy=\dfrac{1}{\sqrt{x}}

    y=x−1/2⇒y′=−12x−3/2=−12xx.y=x^{-1/2}\Rightarrow y'=-\tfrac12 x^{-3/2}=-\dfrac{1}{2x\sqrt{x}}.

Exercice 1010 — coefficient et somme avec racine
  1. a)

    y=6xy=6\sqrt{x}

    y=6x1/2⇒y′=6⋅12x−1/2=3x−1/2=3x.y=6x^{1/2}\Rightarrow y'=6\cdot\tfrac12 x^{-1/2}=3x^{-1/2}=\dfrac{3}{\sqrt{x}}.

  2. b)

    y=x+xy=\sqrt{x}+x

    y′=12x+1.y'=\dfrac{1}{2\sqrt{x}}+1.

Exercice 1111 — puissances fractionnaires directes
  1. a)

    y=x3/2y=x^{3/2}

    y′=32x1/2=32x.y'=\tfrac32 x^{1/2}=\tfrac32\sqrt{x}.

  2. b)

    y=x5/2y=x^{5/2}

    y′=52x3/2.y'=\tfrac52 x^{3/2}.

Exercice 1212 — puissances et inverses mélangés
  1. a)

    y=x3−2x2y=x^{3}-\dfrac{2}{x^{2}}

    y=x3−2x−2⇒y′=3x2+4x−3=3x2+4x3.y=x^{3}-2x^{-2}\Rightarrow y'=3x^{2}+4x^{-3}=3x^{2}+\dfrac{4}{x^{3}}.

  2. b)

    y=5x2+1xy=5x^{2}+\dfrac{1}{x}

    y=5x2+x−1⇒y′=10x−x−2=10x−1x2.y=5x^{2}+x^{-1}\Rightarrow y'=10x-x^{-2}=10x-\dfrac{1}{x^{2}}.

Exercice 1313 — racine et puissance dans la même somme
  1. a)

    y=4x−x3y=4\sqrt{x}-x^{3}

    y′=4⋅12x−1/2−3x2=2x−3x2.y'=4\cdot\tfrac12 x^{-1/2}-3x^{2}=\dfrac{2}{\sqrt{x}}-3x^{2}.

  2. b)

    y=x3+x2y=\sqrt[3]{x}+x^{2}

    y=x1/3+x2⇒y′=13x−2/3+2x=13x23+2x.y=x^{1/3}+x^{2}\Rightarrow y'=\tfrac13 x^{-2/3}+2x=\dfrac{1}{3\sqrt[3]{x^{2}}}+2x.

Exercice 1414 — simplifier avant de dériver

Simplifie l'écriture en une seule puissance, puis dérive.

  1. a)

    y=x5x2y=\dfrac{x^{5}}{x^{2}}

    On simplifie l'exposant, puis on applique (xn)′=n xn−1(x^{n})'=n\,x^{n-1} :

    y=x5−2=x3⇒y′=3x2.y=x^{5-2}=x^{3}\Rightarrow y'=3x^{2}.

  2. b)

    y=x6x4y=\dfrac{x^{6}}{x^{4}}

    y=x6−4=x2⇒y′=2x.y=x^{6-4}=x^{2}\Rightarrow y'=2x.

  3. c)

    y=3x4xy=\dfrac{3x^{4}}{x}

    y=3x4−1=3x3⇒y′=9x2.y=3x^{4-1}=3x^{3}\Rightarrow y'=9x^{2}.

Exercice 1515 — constante sur une racine

Réécris en puissance de xx, puis dérive.

  1. a)

    y=2xy=\dfrac{2}{\sqrt{x}}

    y=2x−1/2⇒y′=2⋅(−12)x−3/2=−x−3/2=−1xx.y=2x^{-1/2}\Rightarrow y'=2\cdot\left(-\tfrac12\right)x^{-3/2}=-x^{-3/2}=-\dfrac{1}{x\sqrt{x}}.

  2. b)

    y=1x3y=\dfrac{1}{\sqrt[3]{x}}

    y=x−1/3⇒y′=−13x−4/3=−13xx3.y=x^{-1/3}\Rightarrow y'=-\tfrac13 x^{-4/3}=-\dfrac{1}{3x\sqrt[3]{x}}.

Moyen15 exercices
Exercice 11 — règle du produit

Dériver y=(x2+1)(x−3)\;y=(x^{2}+1)(x-3) à l'aide de la règle du produit.

On pose U=x2+1U=x^{2}+1 et V=x−3V=x-3, donc U′=2xU'=2x et V′=1V'=1.

y′=U′V+UV′=2x (x−3)+(x2+1)⋅1=2x2−6x+x2+1=3x2−6x+1.y'=U'V+UV'=2x\,(x-3)+(x^{2}+1)\cdot 1 =2x^{2}-6x+x^{2}+1=3x^{2}-6x+1.
Exercice 22 — produit avec racine

Dériver y=xx\;y=x\sqrt{x} par la règle du produit, puis vérifier le résultat en réécrivant y=x3/2y=x^{3/2}.

On pose U=xU=x et V=x=x1/2V=\sqrt{x}=x^{1/2}, donc U′=1U'=1 et V′=12xV'=\dfrac{1}{2\sqrt{x}}.

y′=U′V+UV′=x+x⋅12x=x+x2x=x+x2=32x.y'=U'V+UV'=\sqrt{x}+x\cdot\frac{1}{2\sqrt{x}} =\sqrt{x}+\frac{x}{2\sqrt{x}}=\sqrt{x}+\frac{\sqrt{x}}{2}=\frac{3}{2}\sqrt{x}.

Vérification : y=x⋅x1/2=x3/2⇒y′=32x1/2=32xy=x\cdot x^{1/2}=x^{3/2}\Rightarrow y'=\tfrac32 x^{1/2}=\tfrac32\sqrt{x}.

Exercice 33 — quotient affine

Dériver y=2x−1x+3\;y=\dfrac{2x-1}{x+3}.

On pose U=2x−1U=2x-1 et V=x+3V=x+3, donc U′=2U'=2 et V′=1V'=1.

y′=U′V−UV′V2=2 (x+3)−(2x−1)⋅1(x+3)2=2x+6−2x+1(x+3)2=7(x+3)2.y'=\frac{U'V-UV'}{V^{2}} =\frac{2\,(x+3)-(2x-1)\cdot 1}{(x+3)^{2}} =\frac{2x+6-2x+1}{(x+3)^{2}}=\frac{7}{(x+3)^{2}}.
Exercice 44 — quotient avec carré

Dériver y=x2x2+1\;y=\dfrac{x^{2}}{x^{2}+1}.

On pose U=x2U=x^{2} et V=x2+1V=x^{2}+1, donc U′=2xU'=2x et V′=2xV'=2x.

y′=U′V−UV′V2=2x (x2+1)−x2⋅2x(x2+1)2=2x3+2x−2x3(x2+1)2=2x(x2+1)2.y'=\frac{U'V-UV'}{V^{2}} =\frac{2x\,(x^{2}+1)-x^{2}\cdot 2x}{(x^{2}+1)^{2}} =\frac{2x^{3}+2x-2x^{3}}{(x^{2}+1)^{2}}=\frac{2x}{(x^{2}+1)^{2}}.
Exercice 55 — quotient affine

Dériver y=x+1x−1\;y=\dfrac{x+1}{x-1}.

On pose U=x+1U=x+1 et V=x−1V=x-1, donc U′=1U'=1 et V′=1V'=1.

y′=U′V−UV′V2=1⋅(x−1)−(x+1)⋅1(x−1)2=x−1−x−1(x−1)2=−2(x−1)2.y'=\frac{U'V-UV'}{V^{2}} =\frac{1\cdot(x-1)-(x+1)\cdot 1}{(x-1)^{2}} =\frac{x-1-x-1}{(x-1)^{2}}=\frac{-2}{(x-1)^{2}}.
Exercice 66 — règle du produit

Soit y=(3x+2)(x2−x)\;y=(3x+2)(x^{2}-x).

  1. a)

    Dériver par la règle du produit.

    On pose U=3x+2U=3x+2, V=x2−xV=x^{2}-x, donc U′=3U'=3, V′=2x−1V'=2x-1.

    y′=U′V+UV′=3(x2−x)+(3x+2)(2x−1)=3x2−3x+6x2+x−2=9x2−2x−2.y'=U'V+UV'=3(x^{2}-x)+(3x+2)(2x-1)=3x^{2}-3x+6x^{2}+x-2=9x^{2}-2x-2.

  2. b)

    En déduire la valeur de y′(1)y'(1).

    y′(1)=9−2−2=5.y'(1)=9-2-2=5.

Exercice 77 — produit puissance et binôme

Soit y=x3(2x−5)\;y=x^{3}(2x-5).

  1. a)

    Dériver par la règle du produit.

    On pose U=x3U=x^{3}, V=2x−5V=2x-5, donc U′=3x2U'=3x^{2}, V′=2V'=2.

    y′=U′V+UV′=3x2(2x−5)+x3⋅2=6x3−15x2+2x3=8x3−15x2.y'=U'V+UV'=3x^{2}(2x-5)+x^{3}\cdot2=6x^{3}-15x^{2}+2x^{3}=8x^{3}-15x^{2}.

  2. b)

    Vérifier en développant yy avant de dériver.

    En développant : y=2x4−5x3y=2x^{4}-5x^{3}, d'où y′=8x3−15x2y'=8x^{3}-15x^{2}.

Exercice 88 — produit avec racine

Soit y=(x+1)x\;y=(x+1)\sqrt{x}.

  1. a)

    Dériver par la règle du produit.

    On pose U=x+1U=x+1, V=x=x1/2V=\sqrt{x}=x^{1/2}, donc U′=1U'=1, V′=12xV'=\dfrac{1}{2\sqrt{x}}.

    y′=U′V+UV′=x+x+12x.y'=U'V+UV'=\sqrt{x}+\dfrac{x+1}{2\sqrt{x}}.

  2. b)

    Réduire au même dénominateur 2x2\sqrt{x}.

    Avec x=2x2x\sqrt{x}=\dfrac{2x}{2\sqrt{x}} : y′=2x+x+12x=3x+12x.\;y'=\dfrac{2x+x+1}{2\sqrt{x}}=\dfrac{3x+1}{2\sqrt{x}}.

Exercice 99 — quotient polynôme sur affine

Soit y=x2−1x+2\;y=\dfrac{x^{2}-1}{x+2}.

  1. a)

    Dériver par la règle du quotient.

    On pose U=x2−1U=x^{2}-1, V=x+2V=x+2, donc U′=2xU'=2x, V′=1V'=1.

    y′=U′V−UV′V2=2x(x+2)−(x2−1)(x+2)2=x2+4x+1(x+2)2.y'=\dfrac{U'V-UV'}{V^{2}}=\dfrac{2x(x+2)-(x^{2}-1)}{(x+2)^{2}}=\dfrac{x^{2}+4x+1}{(x+2)^{2}}.

  2. b)

    Calculer y′(0)y'(0).

    y′(0)=14.y'(0)=\dfrac{1}{4}.

Exercice 1010 — quotient d'une constante

Soit y=3x2+1\;y=\dfrac{3}{x^{2}+1}.

  1. a)

    Dériver par la règle du quotient.

    On pose U=3U=3, V=x2+1V=x^{2}+1, donc U′=0U'=0, V′=2xV'=2x.

    y′=0⋅(x2+1)−3⋅2x(x2+1)2=−6x(x2+1)2.y'=\dfrac{0\cdot(x^{2}+1)-3\cdot2x}{(x^{2}+1)^{2}}=\dfrac{-6x}{(x^{2}+1)^{2}}.

  2. b)

    Pour quelle valeur de xx a-t-on y′=0y'=0 ?

    y′=0 ⟺ −6x=0 ⟺ x=0.y'=0\iff -6x=0\iff x=0.

Exercice 1111 — quotient et point d'annulation

Soit y=2xx2+1\;y=\dfrac{2x}{x^{2}+1}.

  1. a)

    Dériver par la règle du quotient.

    On pose U=2xU=2x, V=x2+1V=x^{2}+1, donc U′=2U'=2, V′=2xV'=2x.

    y′=2(x2+1)−2x⋅2x(x2+1)2=2−2x2(x2+1)2.y'=\dfrac{2(x^{2}+1)-2x\cdot2x}{(x^{2}+1)^{2}}=\dfrac{2-2x^{2}}{(x^{2}+1)^{2}}.

  2. b)

    Calculer y′(1)y'(1).

    y′(1)=2−24=0.y'(1)=\dfrac{2-2}{4}=0.

Exercice 1212 — produit et pente de la tangente

La parabole ci-dessous est la courbe de f(x)=(x−1)(x−3)\;f(x)=(x-1)(x-3).

  1. a)

    Dériver ff par la règle du produit.

    On pose U=x−1U=x-1, V=x−3V=x-3, donc U′=1U'=1, V′=1V'=1.

    f′(x)=U′V+UV′=(x−3)+(x−1)=2x−4.f'(x)=U'V+UV'=(x-3)+(x-1)=2x-4.

  2. b)

    Calculer f′(2)f'(2) ; que vaut la pente de la tangente au sommet ?

    f′(2)=0f'(2)=0 : la tangente au sommet (2,−1)(2,-1) est horizontale (pente nulle).

Exercice 1313 — quotient affine et sens de variation

Soit y=5x+2x−1\;y=\dfrac{5x+2}{x-1}.

  1. a)

    Dériver par la règle du quotient.

    On pose U=5x+2U=5x+2, V=x−1V=x-1, donc U′=5U'=5, V′=1V'=1.

    y′=5(x−1)−(5x+2)(x−1)2=5x−5−5x−2(x−1)2=−7(x−1)2.y'=\dfrac{5(x-1)-(5x+2)}{(x-1)^{2}}=\dfrac{5x-5-5x-2}{(x-1)^{2}}=\dfrac{-7}{(x-1)^{2}}.

  2. b)

    En déduire le signe de y′y' et le sens de variation sur chaque intervalle.

    Le numérateur −7<0-7<0 et (x−1)2>0(x-1)^{2}>0, donc y′<0y'<0 : yy est strictement décroissante sur ]−∞,1[]-\infty,1[ et sur ]1,+∞[]1,+\infty[.

Exercice 1414 — règle du produit

Soit y=(x2+3)(2x−1)\;y=(x^{2}+3)(2x-1).

  1. a)

    Dériver par la règle du produit.

    On pose U=x2+3U=x^{2}+3, V=2x−1V=2x-1, donc U′=2xU'=2x, V′=2V'=2.

    y′=U′V+UV′=2x(2x−1)+(x2+3)⋅2=4x2−2x+2x2+6=6x2−2x+6.y'=U'V+UV'=2x(2x-1)+(x^{2}+3)\cdot2=4x^{2}-2x+2x^{2}+6=6x^{2}-2x+6.

  2. b)

    Vérifier en développant yy avant de dériver.

    En développant : y=2x3−x2+6x−3y=2x^{3}-x^{2}+6x-3, d'où y′=6x2−2x+6y'=6x^{2}-2x+6.

Exercice 1515 — quotient à numérateur carré

Soit y=x22x−1\;y=\dfrac{x^{2}}{2x-1}.

  1. a)

    Dériver par la règle du quotient.

    On pose U=x2U=x^{2}, V=2x−1V=2x-1, donc U′=2xU'=2x, V′=2V'=2.

    y′=2x(2x−1)−x2⋅2(2x−1)2=2x2−2x(2x−1)2=2x(x−1)(2x−1)2.y'=\dfrac{2x(2x-1)-x^{2}\cdot2}{(2x-1)^{2}}=\dfrac{2x^{2}-2x}{(2x-1)^{2}}=\dfrac{2x(x-1)}{(2x-1)^{2}}.

  2. b)

    Calculer y′(1)y'(1).

    y′(1)=2⋅1⋅012=0.y'(1)=\dfrac{2\cdot1\cdot0}{1^{2}}=0.

Difficile14 exercices
Exercice 11 — produit avec racine et réduction

On considère y=(x2−1)x\;y=(x^{2}-1)\sqrt{x}.

  1. Poser UU, VV et calculer U′U', V′V'.
  2. Appliquer la règle du produit.
  3. Réduire au même dénominateur pour obtenir 5x2−12x\dfrac{5x^{2}-1}{2\sqrt{x}}.

a) U=x2−1U=x^{2}-1 et V=x=x1/2V=\sqrt{x}=x^{1/2}, donc U′=2xU'=2x et V′=12xV'=\dfrac{1}{2\sqrt{x}}.
b) Règle du produit :

y′=U′V+UV′=2xx+(x2−1)⋅12x=2xx+x2−12x.y'=U'V+UV'=2x\sqrt{x}+(x^{2}-1)\cdot\frac{1}{2\sqrt{x}} =2x\sqrt{x}+\frac{x^{2}-1}{2\sqrt{x}}.

c) On réduit au même dénominateur 2x2\sqrt{x}, en écrivant 2xx=2xx⋅2x2x=4x22x2x\sqrt{x}=\dfrac{2x\sqrt{x}\cdot 2\sqrt{x}}{2\sqrt{x}}=\dfrac{4x^{2}}{2\sqrt{x}} (car x⋅x=x\sqrt{x}\cdot\sqrt{x}=x) :

y′=4x22x+x2−12x=4x2+x2−12x=5x2−12x.y'=\frac{4x^{2}}{2\sqrt{x}}+\frac{x^{2}-1}{2\sqrt{x}} =\frac{4x^{2}+x^{2}-1}{2\sqrt{x}}=\frac{5x^{2}-1}{2\sqrt{x}}.
Exercice 22 — quotient avec développement

On considère y=x2+2xx2+1\;y=\dfrac{x^{2}+2x}{x^{2}+1}.

  1. Poser UU, VV, U′U', V′V'.
  2. Appliquer la règle du quotient.
  3. Développer le numérateur pour obtenir −2x2+2x+2(x2+1)2\dfrac{-2x^{2}+2x+2}{(x^{2}+1)^{2}}.

a) U=x2+2xU=x^{2}+2x et V=x2+1V=x^{2}+1, donc U′=2x+2U'=2x+2 et V′=2xV'=2x.
b) Règle du quotient :

y′=U′V−UV′V2=(2x+2)(x2+1)−(x2+2x)(2x)(x2+1)2.y'=\frac{U'V-UV'}{V^{2}} =\frac{(2x+2)(x^{2}+1)-(x^{2}+2x)(2x)}{(x^{2}+1)^{2}}.

c) On développe le numérateur :

(2x+2)(x2+1)=2x3+2x2+2x+2,(x2+2x)(2x)=2x3+4x2,(2x+2)(x^{2}+1)=2x^{3}+2x^{2}+2x+2,\qquad (x^{2}+2x)(2x)=2x^{3}+4x^{2},
numeˊrateur=2x3+2x2+2x+2−2x3−4x2=−2x2+2x+2,\text{numérateur}=2x^{3}+2x^{2}+2x+2-2x^{3}-4x^{2}=-2x^{2}+2x+2,

d'où

y′=−2x2+2x+2(x2+1)2.y'=\frac{-2x^{2}+2x+2}{(x^{2}+1)^{2}}.
Exercice 33 — quotient affine à simplifier

On considère y=3x−22x+1\;y=\dfrac{3x-2}{2x+1}.

  1. a)

    Dériver par la règle du quotient.

    U=3x−2U=3x-2 et V=2x+1V=2x+1, donc U′=3U'=3 et V′=2V'=2 :

    y′=U′V−UV′V2=3 (2x+1)−(3x−2)⋅2(2x+1)2.y'=\frac{U'V-UV'}{V^{2}}=\frac{3\,(2x+1)-(3x-2)\cdot 2}{(2x+1)^{2}}.
  2. b)

    Simplifier le numérateur pour obtenir 7(2x+1)2\dfrac{7}{(2x+1)^{2}}.

    On simplifie le numérateur :

    3(2x+1)−2(3x−2)=6x+3−6x+4=7,doncy′=7(2x+1)2.3(2x+1)-2(3x-2)=6x+3-6x+4=7, \qquad\text{donc}\qquad y'=\frac{7}{(2x+1)^{2}}.
Exercice 44 — produit vs développement

On considère y=x(x2−4)\;y=x(x^{2}-4).

  1. a)

    Dériver par la règle du produit ; montrer que y′=3x2−4y'=3x^{2}-4.

    Par le produit : U=xU=x et V=x2−4V=x^{2}-4, donc U′=1U'=1 et V′=2xV'=2x :

    y′=U′V+UV′=(x2−4)+x⋅2x=x2−4+2x2=3x2−4.y'=U'V+UV'=(x^{2}-4)+x\cdot 2x=x^{2}-4+2x^{2}=3x^{2}-4.
  2. b)

    Dériver après développement (en écrivant d'abord y=x3−4xy=x^{3}-4x).

    Après développement : y=x(x2−4)=x3−4xy=x(x^{2}-4)=x^{3}-4x, donc

    y′=3x2−4.y'=3x^{2}-4.
  3. c)

    Vérifier que les deux résultats coïncident.

    Les deux méthodes donnent le même résultat 3x2−43x^{2}-4 : cohérence confirmée.

Exercice 55 — produit de trois facteurs

Soit y=x(x−1)(x+2)\;y=x(x-1)(x+2).

  1. a)

    Grouper U=x(x−1)U=x(x-1) et V=x+2V=x+2, puis dériver par la règle du produit.

    U=x(x−1)=x2−xU=x(x-1)=x^{2}-x (donc U′=2x−1U'=2x-1) et V=x+2V=x+2 (donc V′=1V'=1) :

    y′=U′V+UV′=(2x−1)(x+2)+(x2−x)=2x2+3x−2+x2−x=3x2+2x−2.y'=U'V+UV'=(2x-1)(x+2)+(x^{2}-x)=2x^{2}+3x-2+x^{2}-x=3x^{2}+2x-2.
  2. b)

    Vérifier en développant yy entièrement avant de dériver.

    y=x(x−1)(x+2)=x(x2+x−2)=x3+x2−2xy=x(x-1)(x+2)=x(x^{2}+x-2)=x^{3}+x^{2}-2x, d'où y′=3x2+2x−2y'=3x^{2}+2x-2.

  3. c)

    En admettant la formule (UVW)′=U′VW+UV′W+UVW′(UVW)'=U'VW+UV'W+UVW', retrouver le résultat.

    Avec U=xU=x, V=x−1V=x-1, W=x+2W=x+2 :

    (UVW)′=U′VW+UV′W+UVW′=(x−1)(x+2)+x(x+2)+x(x−1)=3x2+2x−2.(UVW)'=U'VW+UV'W+UVW'=(x-1)(x+2)+x(x+2)+x(x-1)=3x^{2}+2x-2.
Exercice 66 — quotient à numérateur factorisé

Soit y=x(x+1)x−1\;y=\dfrac{x(x+1)}{x-1}.

  1. a)

    Écrire le numérateur sous forme développée.

    x(x+1)=x2+xx(x+1)=x^{2}+x, donc U=x2+xU=x^{2}+x et V=x−1V=x-1, avec U′=2x+1U'=2x+1, V′=1V'=1.

  2. b)

    Dériver par la règle du quotient et réduire le numérateur.

    y′=(2x+1)(x−1)−(x2+x)(x−1)2=2x2−x−1−x2−x(x−1)2=x2−2x−1(x−1)2.\displaystyle y'=\frac{(2x+1)(x-1)-(x^{2}+x)}{(x-1)^{2}}=\frac{2x^{2}-x-1-x^{2}-x}{(x-1)^{2}}=\frac{x^{2}-2x-1}{(x-1)^{2}}.

  3. c)

    Calculer y′(0)y'(0).

    y′(0)=−1(−1)2=−1.y'(0)=\dfrac{-1}{(-1)^{2}}=-1.

Exercice 77 — quotient avec une racine

Soit y=xx+1\;y=\dfrac{\sqrt{x}}{x+1}.

  1. a)

    Poser UU, VV, U′U', V′V'.

    U=x=x1/2U=\sqrt{x}=x^{1/2} (donc U′=12xU'=\dfrac{1}{2\sqrt{x}}) et V=x+1V=x+1 (donc V′=1V'=1).

  2. b)

    Appliquer la règle du quotient.

    y′=U′V−UV′V2=12x(x+1)−x(x+1)2.\displaystyle y'=\frac{U'V-UV'}{V^{2}}=\frac{\dfrac{1}{2\sqrt{x}}(x+1)-\sqrt{x}}{(x+1)^{2}}.

  3. c)

    Réduire le numérateur au dénominateur 2x2\sqrt{x} pour obtenir 1−x2x (x+1)2\dfrac{1-x}{2\sqrt{x}\,(x+1)^{2}}.

    Au numérateur, avec x=2x2x\sqrt{x}=\dfrac{2x}{2\sqrt{x}} :

    x+12x−x=x+1−2x2x=1−x2x,doncy′=1−x2x (x+1)2.\frac{x+1}{2\sqrt{x}}-\sqrt{x}=\frac{x+1-2x}{2\sqrt{x}}=\frac{1-x}{2\sqrt{x}}, \qquad\text{donc}\qquad y'=\frac{1-x}{2\sqrt{x}\,(x+1)^{2}}.
Exercice 88 — dérivée et tangente à l'origine

On considère f(x)=xx2+1\;f(x)=\dfrac{x}{x^{2}+1}, dont la courbe est tracée ci-dessous.

  1. a)

    Dériver ff par la règle du quotient.

    U=xU=x, V=x2+1V=x^{2}+1, donc U′=1U'=1, V′=2xV'=2x :

    f′(x)=1⋅(x2+1)−x⋅2x(x2+1)2=1−x2(x2+1)2.f'(x)=\frac{1\cdot(x^{2}+1)-x\cdot2x}{(x^{2}+1)^{2}}=\frac{1-x^{2}}{(x^{2}+1)^{2}}.
  2. b)

    Calculer f′(0)f'(0) et donner l'équation de la tangente à la courbe en OO.

    f′(0)=11=1f'(0)=\dfrac{1}{1}=1 et f(0)=0f(0)=0 : la tangente en OO a pour équation y=xy=x.

Exercice 99 — produit contre réécriture

Soit y=x2x\;y=x^{2}\sqrt{x}.

  1. a)

    Dériver par la règle du produit, puis réduire au même dénominateur.

    U=x2U=x^{2}, V=xV=\sqrt{x}, donc U′=2xU'=2x, V′=12xV'=\dfrac{1}{2\sqrt{x}} :

    y′=U′V+UV′=2xx+x22x=4x22x+x22x=5x22x=52x3/2,y'=U'V+UV'=2x\sqrt{x}+\frac{x^{2}}{2\sqrt{x}} =\frac{4x^{2}}{2\sqrt{x}}+\frac{x^{2}}{2\sqrt{x}} =\frac{5x^{2}}{2\sqrt{x}}=\frac{5}{2}x^{3/2},

    car 2xx=4x22x2x\sqrt{x}=\dfrac{4x^{2}}{2\sqrt{x}} (puisque x⋅x=x\sqrt{x}\cdot\sqrt{x}=x).

  2. b)

    Dériver après réécriture y=x5/2y=x^{5/2}.

    y=x5/2⇒y′=52x3/2.y=x^{5/2}\Rightarrow y'=\dfrac{5}{2}x^{3/2}.

  3. c)

    Vérifier que les deux résultats coïncident.

    Les deux voies donnent 52x3/2\dfrac{5}{2}x^{3/2}.

Exercice 1010 — quotient et signe de la dérivée

Soit y=x2−1x2+1\;y=\dfrac{x^{2}-1}{x^{2}+1}.

  1. a)

    Dériver par la règle du quotient.

    U=x2−1U=x^{2}-1, V=x2+1V=x^{2}+1, donc U′=2xU'=2x, V′=2xV'=2x :

    y′=2x(x2+1)−(x2−1)⋅2x(x2+1)2.y'=\frac{2x(x^{2}+1)-(x^{2}-1)\cdot2x}{(x^{2}+1)^{2}}.
  2. b)

    Développer et réduire le numérateur.

    Numérateur : 2x3+2x−2x3+2x=4x2x^{3}+2x-2x^{3}+2x=4x, donc y′=4x(x2+1)2.y'=\dfrac{4x}{(x^{2}+1)^{2}}.

  3. c)

    Étudier le signe de y′y' et en déduire le sens de variation.

    (x2+1)2>0(x^{2}+1)^{2}>0, donc y′y' a le signe de xx : yy décroît sur ]−∞,0]]-\infty,0] et croît sur [0,+∞[[0,+\infty[ (minimum en x=0x=0).

Exercice 1111 — quotient contre puissances négatives

Soit y=x+1x2\;y=\dfrac{x+1}{x^{2}}.

  1. a)

    Dériver par la règle du quotient et simplifier.

    U=x+1U=x+1, V=x2V=x^{2}, donc U′=1U'=1, V′=2xV'=2x :

    y′=1⋅x2−(x+1)⋅2x(x2)2=x2−2x2−2xx4=−x2−2xx4=−x+2x3.y'=\frac{1\cdot x^{2}-(x+1)\cdot2x}{(x^{2})^{2}}=\frac{x^{2}-2x^{2}-2x}{x^{4}}=\frac{-x^{2}-2x}{x^{4}}=-\frac{x+2}{x^{3}}.
  2. b)

    Retrouver le résultat en réécrivant y=x−1+x−2y=x^{-1}+x^{-2}.

    y=x−1+x−2⇒y′=−x−2−2x−3=−1x2−2x3=−x+2x3.y=x^{-1}+x^{-2}\Rightarrow y'=-x^{-2}-2x^{-3}=-\dfrac{1}{x^{2}}-\dfrac{2}{x^{3}}=-\dfrac{x+2}{x^{3}}.

  3. c)

    Vérifier la coïncidence des deux résultats.

    Les deux méthodes donnent −x+2x3-\dfrac{x+2}{x^{3}}.

Exercice 1212 — quotient de degré supérieur

Soit y=x3x2+1\;y=\dfrac{x^{3}}{x^{2}+1}.

  1. a)

    Poser UU, VV, U′U', V′V', puis appliquer la règle du quotient.

    U=x3U=x^{3}, V=x2+1V=x^{2}+1, donc U′=3x2U'=3x^{2}, V′=2xV'=2x :

    y′=3x2(x2+1)−x3⋅2x(x2+1)2.y'=\frac{3x^{2}(x^{2}+1)-x^{3}\cdot2x}{(x^{2}+1)^{2}}.
  2. b)

    Développer et réduire le numérateur.

    Numérateur : 3x4+3x2−2x4=x4+3x23x^{4}+3x^{2}-2x^{4}=x^{4}+3x^{2}, donc y′=x4+3x2(x2+1)2.y'=\dfrac{x^{4}+3x^{2}}{(x^{2}+1)^{2}}.

  3. c)

    Factoriser le numérateur et en déduire le signe de y′y'.

    x4+3x2=x2(x2+3)≥0x^{4}+3x^{2}=x^{2}(x^{2}+3)\ge0, donc y′≥0y'\ge0 : ff est croissante sur R\mathbb{R}.

Exercice 1313 — vitesse instantanée

Un mobile se déplace sur un axe ; sa position (en mètres) à l'instant tt (en secondes, t≥0t\ge0) est s(t)=t3−6t2+9t\;s(t)=t^{3}-6t^{2}+9t. Sa courbe est donnée ci-dessous.

  1. a)

    La vitesse est v(t)=s′(t)v(t)=s'(t). Calculer v(t)v(t).

    v(t)=s′(t)=3t2−12t+9.v(t)=s'(t)=3t^{2}-12t+9.

  2. b)

    Déterminer les instants où le mobile est à l'arrêt (v=0v=0).

    v=0 ⟺ 3(t2−4t+3)=0 ⟺ (t−1)(t−3)=0 ⟺ t=1 ou t=3.v=0\iff 3(t^{2}-4t+3)=0\iff (t-1)(t-3)=0\iff t=1\ \text{ou}\ t=3.

  3. c)

    Interpréter ces instants sur la courbe.

    À t=1t=1 et t=3t=3 la vitesse s'annule : le mobile s'arrête et change de sens. Ce sont les sommets de la courbe (maximum local en t=1t=1, minimum local en t=3t=3).

Exercice 1414 — synthèse : dérivée, extremums, tangente

Soit f(x)=3xx2+1\;f(x)=\dfrac{3x}{x^{2}+1}.

  1. a)

    Dériver ff par la règle du quotient et réduire le numérateur.

    U=3xU=3x, V=x2+1V=x^{2}+1, donc U′=3U'=3, V′=2xV'=2x :

    f′(x)=3(x2+1)−3x⋅2x(x2+1)2=3−3x2(x2+1)2=3(1−x2)(x2+1)2.f'(x)=\frac{3(x^{2}+1)-3x\cdot2x}{(x^{2}+1)^{2}}=\frac{3-3x^{2}}{(x^{2}+1)^{2}}=\frac{3(1-x^{2})}{(x^{2}+1)^{2}}.
  2. b)

    Résoudre f′(x)=0f'(x)=0.

    f′(x)=0 ⟺ 1−x2=0 ⟺ x=−1 ou x=1.f'(x)=0\iff 1-x^{2}=0\iff x=-1\ \text{ou}\ x=1.

  3. c)

    Donner l'équation de la tangente à la courbe au point d'abscisse 00.

    f(0)=0f(0)=0 et f′(0)=3f'(0)=3 : la tangente au point d'abscisse 00 a pour équation y=3xy=3x.