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Dérivation : Résumé de cours et méthodes
1Nombre dérivé - Fonction dérivée :
DÉFINITIONEtant donnéfest une fonction définie sur un intervalleIcontenant le réela,fest dérivable enasi limh!0f(a+h)f(a)h
existe et est égale à un réel que l"on appelle alors nombre dérivé defenaet que l"on notef0(a).
Sifest dérivable pour tous les éléments deI, on dit quefest dérivable surIet on appelle dérivée defla fonction, notée
f0, qui à toutadeIassocief0(a), le nombre dérivé defena.Exemple :Soitfdéfinie surRparf(x) =x2.
Pour touta, limh!0f(a+h)f(a)h
=limh!0(a+h)2a2h =limh!0a2+2ah+h2a2h
=limh!02a+h=2a.fest donc dérivable enaet f0(a) =2a.
On dit quefest dérivable surRet que sa fonction dérivée est définie parf0(x) =2x.2Dérivées des fonctions usuelles :FonctionFonction dérivéepour toutxdeExemples
f(x) =af0(x) =0Rf(x) =3)f0(x) =0f(x) =ax+bf
0(x) =aRf(x) =x)f0(x) =1
f(x) =2x4)f0(x) =2f(x) =xn(nentier>2)f0(x) =nxn1Rf(x) =x2)f0(x) =2x
f(x) =x3)f0(x) =3x2f(x) =1xf0(x) =1x
2R f(x) =1x n(nentier>2)f0(x) =nx
n+1R f(x) =1x2)f0(x) =2x
3 f(x) =1x3)f0(x) =3x
4f(x) =pxf
0(x) =12
px]0;+¥[f(x) =sinxf0(x) =cosxR
f(x) =cosxf0(x) =sinxR
1 reSérie Générale - DérivationcP.Brachet -www .xm1math.net1
3Etude forme par forme des opérations sur les fonctions dérivables :
Avertissement :Nous utiliserons par souci de simplification le traditionnel et affreux abus de langage qui consiste par exemple à
dire que la dérivée dex2est égale à 2x(alors que nous devrions dire en fait que la dérivée de la fonction qui àxassociex2est la
fonction qui àxassocie 2x).Il ne faut jamais oublier que l"on ne doit pas confondre unefonctionfavecf(x)(l"image dexparfqui est unréel) et que la
dérivéef0est elle-même unefonctionqui à toutxassocief0(x)(le nombre dérivé defenx, qui est unréel).
afin de nous concentrer sur l"utilisation des formules.3-1Formef+g
PROPRIÉTÉSifetgsont deux fonctions dérivables sur un intervalleIalors la fonctionf+gest aussi dérivable surIet(f+g)0=f0+g0.Exemples de fonctionnement de cette formule :
1)La dérivée de la fonctionfdéfinie parf(x) =x2+xest définie par :
f0(x) =2x|{z}
d´eriv´eedex2+1|{z}
d´eriv´eedex
2)La dérivée de la fonctionfdéfinie parf(x) =x3+4xest définie par :
f0(x) =3x2|{z}
d´eriv´eedex3+4|{z}
d´eriv´eede4x
3)La dérivée de la fonctionfdéfinie parf(x) =px+1x
est définie par : f0(x) =12
px |{z} d´eriv´eedepx
(1)x 2|{z} d´eriv´eede1x
3-2Formekf(kréel)
PROPRIÉTÉSifest une fonction dérivable sur un intervalleIet sikest un réel alors la fonctionkfest aussi dérivable surIet(kf)0=kf0.Exemples de fonctionnement de cette formule :
1)La dérivée de la fonctionfdéfinie parf(x) =3x2est définie par :
f0(x) =32x|{z}
d´eriv´eedex2=6x
2)La dérivée de la fonctionfdéfinie parf(x) =5x3est définie par :
f0(x) =53x2|{z}
d´eriv´eedex3=15x2
3)La dérivée de la fonctionfdéfinie parf(x) =2x
=21x est définie par : f0(x) =2(1)x
2|{z} d´eriv´eede1x
=2x 23-3Formefg
PROPRIÉTÉSifetgsont deux fonctions dérivables sur un intervalleIalors la fonctionfgest aussi dérivable surIet(fg)0=f0g+fg0.2
c P.Brachet -www .xm1math.net1reSérie Générale - DérivationExemples de fonctionnement de cette formule :
1)La dérivée de la fonctionfdéfinie parf(x) =xpxest définie par :
f0(x) =1|{z}
d´eriv´eedexpx+x12
px |{z} d´eriv´eedepx
2)La dérivée de la fonctionfdéfinie parf(x) =x2(3+px)est définie par :
f0(x) =2x|{z}
d´eriv´eedex2(3+px)+x212
px |{z} d´eriv´eede3+px
3)La dérivée de la fonctionfdéfinie parf(x) =x2sinxest définie par :
f0(x) =2x|{z}
d´eriv´eedex2sinx+x2cosx|{z}
d´eriv´eede sinx
3-4Formef2
PROPRIÉTÉSifest une fonction dérivable sur un intervalleIalors la fonctionf2est aussi dérivable surIetf20=2f0f.Exemples de fonctionnement de cette formule :
1)La dérivée de la fonctionfdéfinie parf(x) = (3x+1)2est définie par :
f0(x) =23|{z}
d´eriv´eede3x+1(3x+1) =6(3x+1)
2)La dérivée de la fonctionfdéfinie parf(x) =x3+4x2est définie par :
f0(x) =2(3x2+4)|{z}
d´eriv´eedex3+4x(x3+4x)
3)La dérivée de la fonctionfdéfinie parf(x) = (cosx)2est définie par :
f0(x) =2(sinx)|{z}
d´eriv´eede cosx(cosx) =2sinxcosx
3-5Forme1f
PROPRIÉTÉSifest une fonction dérivable sur un intervalleI(oùf(x)ne s"annule pas) alors la fonction1f
est aussi dérivable surIet 1f 0 =f0f2.Exemples de fonctionnement de cette formule :
1)La dérivée de la fonctionfdéfinie parf(x) =15x1est définie par :
f0(x) =d
´eriv´eede5x1z}|{5(5x1)2
2)La dérivée de la fonctionfdéfinie parf(x) =1x
2+3est définie par :
f0(x) =d
´eriv´eedex2+3z}|{2x(x2+3)2
3)La dérivée de la fonctionfdéfinie parf(x) =1sinxest définie par :
f0(x) =d
´eriv´eede sinxz}|{
cosx(sinx)21 reSérie Générale - DérivationcP.Brachet -www .xm1math.net3
3-6Formefg
PROPRIÉTÉSifetgsont deux fonctions dérivables sur un intervalleI(oùg(x)ne s"annule pas) alors la fonctionfg
est aussi dérivable surI et fg 0 =f0gfg0g2.Exemples de fonctionnement de cette formule :
1)La dérivée de la fonctionfdéfinie parf(x) =7x2x+3est définie par :
f0(x) =d
´eriv´eede7xz}|{
(7)(2x+3)(7x)d´eriv´eede2x+3z}|{
(2)(2x+3)2=14x+2114x(2x+3)2=21(2x+3)22)La dérivée de la fonctionfdéfinie parf(x) =x23x+1est définie par :
f0(x) =d
´eriv´eedex2z}|{
(2x)(3x+1)(x2)d´eriv´eede3x+1z}|{
3-7Formef(ax+b)(aetbréels)
PROPRIÉTÉSoitfdéfinie sur un intervalleI,aetbdeux réels etJun intervalle tel que, pour toutxdeJ,ax+b2I. Sifest dérivable surI
alors la fonctiongdéfinie parg(x) =f(ax+b)est dérivable surJetg0(x) =af0(ax+b).Exemples de fonctionnement de cette formule :
1)La dérivée de la fonctionfdéfinie parf(x) = (4x+5)3est définie par :
f0(x) =4|{z}
d´eriv´eede4x+53(4x+5)2
|{z} ond´erivecommex3maisavec4x+5=12(4x+5)2
2)La dérivée de la fonctionfdéfinie parf(x) =p3x+1 est définie par :
f0(x) =3|{z}
d´eriv´eede3x+112
p3x+1|{z} ond´erivecommepxmaisavec3x+1=
32p3x+1