Dérivation
fiche de révision condensée.
À maîtriser
- la définition du nombre dérivé (limite du taux d'accroissement) et ses deux lectures : pente de la tangente, vitesse instantanée ;
- les 17 formules du formulaire de dérivation (puissances, produit, quotient, composées, trigo, log, exp) ;
- le lien signe de variations / extremums, et signe de concavité / inflexion ;
- l'équation de la tangente en un point et le test de perpendicularité.
1Le nombre dérivé et la fonction dérivée
Pour et fixé, :
est la pente de la sécante , avec et .
est dérivable en si admet une limite réelle quand . Cette limite, le nombre dérivé, se note :
- Géométrique : la sécante tend vers la tangente ; en est la pente.
- Cinématique : si est la position, est la vitesse instantanée en . (Ex. : ; on retrouve l'accélération .)
Dérivable en continue en , mais la réciproque est fausse : est continue en mais n'y est pas dérivable (point anguleux, pas de tangente unique). est un nombre ; est une fonction.
2Le formulaire de dérivation
Conventions : constante , constante, fonctions de , leurs dérivées.
| No | Formule | Exemple |
|---|---|---|
| 1. | ||
| 2. | ||
| 3. | ; | |
| 4. | ||
| 5. | ||
| 6. | ||
| 7. | ||
| 8. | ||
| 9. | ||
| 10. | ||
| 11. | ||
| 12. | ||
| 13. | ||
| 14. | ||
| 15. | ||
| 16. | ||
| 17. |
- : il faut .
- Ordre du quotient : (jamais ), puis diviser par .
- Les formules 3, 7 à 17 contiennent toutes (règle de la chaîne) : on dérive la couche externe en gardant l'intérieur, puis on multiplie par la dérivée de l'intérieur. On répète si l'intérieur est lui-même composé.
: carré (externe) puis sinus (interne).
3Signe de f' et de f” : variations, extremums, concavité
- croissante ; décroissante.
- en changeant de signe extremum local : maximum si , minimum si .
Figure 1 : tableau de variation type — maximum en , minimum en .
Si s'annule sans changer de signe, il n'y a pas d'extremum (juste une tangente horizontale : point d'inflexion à tangente horizontale). Ex. : partout : est croissante sur , sans extremum bien que .
: la dérivée de la dérivée.
- concavité vers le haut (bol ).
- concavité vers le bas (cloche ).
- Point d'inflexion en change de signe et existe.
Figure 2 : les trois cas de concavité selon le signe de .
- monte ; descend ; sommet/creux .
- courbe en « bol » ; courbe en « cloche » .
- la courbe de coupe l'axe des là où a un extremum.
4L'équation de la tangente
Si est dérivable en , la tangente à la courbe en a pour équation
( = pente, = ordonnée du point de contact).
- tangente horizontale : .
- deux droites de pentes sont perpendiculaires .
Pour (donc ) :
- en : tangente horizontale (minimum) ;
- en : , tangente , perpendiculaire à car .
5Méthode : étudier une fonction complète
- domaine de définition ;
- calculer (formulaire) ;
- résoudre , étudier le signe de tableau de variation ;
- calculer , étudier son signe concavité, inflexions ;
- tangentes remarquables : .
| Étape | Résultat |
|---|---|
| Domaine | |
| Dérivée | |
| Signe / variations | sur , sur , sur |
| Extremum | minimum local en : |
| Dérivée seconde | partout : concavité vers le haut, pas d'inflexion |
| Tangente notable | horizontale en : |
6Mémo
Définition :
Règles :
Tangente en : .
Tableau récapitulatif des cas :
| Signe | Conclusion |
|---|---|
| croissante | |
| décroissante | |
| en changeant de signe | extremum local (max si , min si ) |
| sans changer de signe | pas d'extremum (tangente horizontale, inflexion possible) |
| concavité vers le haut () | |
| concavité vers le bas () | |
| en changeant de signe | point d'inflexion |
Fin de la fiche de révision — Fiche 5 : Dérivation.