Mécanique 5 · Tutoriel

Tangente et lecture graphique

La mécanique à maîtriser avant de passer aux exercices.

À retenirl'équation de la tangente

Soit ff dérivable en x0x_0. La tangente à la courbe de ff au point P0(x0 ;f(x0))P_0\big(x_0\,;f(x_0)\big) est la droite d'équation

y=(xx0)f(x0)+f(x0)\boxed{\,y=(x-x_0)\,f'(x_0)+f(x_0)\,}

Provenance. Une droite de pente mm passant par le point (x0;y0)(x_0;y_0) s'écrit y=m(xx0)+y0y=m(x-x_0)+y_0. Pour la tangente, la pente vaut m=f(x0)m=f'(x_0) (c'est là tout le sens du nombre dérivé) et le point est (x0;f(x0))(x_0;f(x_0)). On remplace : y=f(x0)(xx0)+f(x0)y=f'(x_0)(x-x_0)+f(x_0).

Méthodeécrire l'équation de la tangente en x0x_0
  1. Calculer f(x0)f(x_0) : l'ordonnée du point de contact.
  2. Dériver : calculer f(x)f'(x), puis évaluer f(x0)f'(x_0) (la pente).
  3. Remplacer dans y=(xx0)f(x0)+f(x0)y=(x-x_0)f'(x_0)+f(x_0).
  4. Développer et réduire pour obtenir y=mx+py=mx+p.
À retenircas particuliers de pente
  • Tangente horizontale : elle a lieu là où f(x0)=0f'(x_0)=0. Son équation est simplement y=f(x0)y=f(x_0) (souvent un extremum).
  • Droites parallèles : même pente, m1=m2m_1=m_2.
  • Droites perpendiculaires : produit des pentes m1m2=1m_1\cdot m_2=-1, soit m2=1m1m_2=-\dfrac{1}{m_1}.
  • Retrouver f(x0)f'(x_0) : si l'on connaît deux points AA et BB de la tangente, alors f(x0)=yByAxBxAf'(x_0)=\dfrac{y_B-y_A}{x_B-x_A} (pente entre deux points).
Exempletangente à f(x)=x2f(x)=x^2 en x0=1x_0=1

1. Point : f(1)=12=1f(1)=1^2=1, donc P0(1;1)P_0(1;1).
2. Pente : f(x)=2xf'(x)=2x, donc f(1)=2f'(1)=2.
3. Remplacer : y=(x1)2+1y=(x-1)\cdot 2+1.
4. Développer : y=2x2+1=2x1y=2x-2+1=\boxed{2x-1}.

À retenirlecture graphique : relier ff, ff' et ff''
Sur le graphe de ffTraduction
ff monte (croissante)\Longleftrightarrowf>0f'>0
ff descend (décroissante)\Longleftrightarrowf<0f'<0
ff présente un extremum (max ou min)\Longrightarrowf=0f'=0 (tangente horizontale)
ff est convexe (creux vers le haut, \smallsmile)\Longleftrightarrowf>0f''>0
ff est concave (bosse vers le bas, \smallfrown)\Longleftrightarrowf<0f''<0
point d'inflexion (changement de courbure)\Longrightarrowf=0f''=0 (et change de signe)
Ensuite, 3 niveaux d'exercices :
FacileMoyenDifficile
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