FONCTION LOGARITHME NEPERIEN EXERCICES CORRIGES
3) Ecrire les nombres A et B à l'aide d'un seul logarithme : 1 2ln3 ln2 ln 2 A = + + 1 ln9 2ln3 2 B = − Exercice n° 2 Compléter le tableau suivant, à partir de certaines valeurs (arrondies à 0,1) près de la fonction logarithme népérien a 2 3 4 6 9 8 27 72 216 ln (1) 6 ln (1) 16 ln( )a 0,7 1,1 Exercice n° 3
Exercices : fonction Logarithme N´ep´erien
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fonction logarithme népérien
Table des matières
1 présentation et propriétés algébriques
21.1 activité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . 2
1.2 corrigé activité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 2
1.3 à retenir . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . 4
1.4 exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . 5
1.5 corrigés exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . 6
2 dérivation
82.1 activité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . 8
2.2 à retenir . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . 12
2.3 exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 12
2.4 corrigés exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . 13
3 équations et Inéquations avec logarithme népérien
.193.1 activité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . 19
3.2 corrigé activité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 20
3.3 à retenir . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . 21
3.4 exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 22
3.5 corrigés exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . 25
4 études de fonctions avec logarithme népérien
.344.1 exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 34
4.2 corrigés exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . 36
5 logarithme d"une fonction :f=lnu
415.1 activité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . 41
5.2 corrigé activité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 42
5.3 à retenir . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . 43
5.4 exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 44
6 évaluations
466.1 corrigé devoir maison 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . 46
6.2 corrigé devoir maison 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . 48
6.3 corrigé devoir maison 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . 50
6.4 corrigé devoir maison 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . 54
6.5 évaluation 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 56
6.6 corrigé évaluation 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . 58
6.7 évaluation 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 60
6.8 corrigé évaluation 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . 61
6.9 évaluation 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 63
6.10 corrigé évaluation 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . 65
6.11 corrigé évaluation 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . 67
11 présentation et propriétés algébriques
1.1 activité
la fonction logarithme népérien notéelnassocie à tout nombrexde son domaine de définition ( à préciser
) un nombre notélnx( le logarithme népérien dex) donné par la calculatrice ou une table de logarithmes.
cette fonction est telle que, quels que soient les nombresxetyde son domaine de définition on a : ln(xy) =lnx+lny cette fonction transforme donc un produit de deux nombres enune somme. A. donner si possible et grâce à la calculatrice, les valeursdeln(-2),ln0,ln1,ln2,ln12,ln1000000
puis, proposer à priori un domaine de définition pour la fonctionln. B. quels que soient les nombresx >0ety >0la fonction logarithme est telle que :ln(xy) =lnx+lny1. prendrex= 1ety= 1et trouver logiquement la valeur deln1
2. prendrex=y=aoùa >0et en déduire une autre écriture deln(a2)
3. prendrex=a2ety=aoùa >0et en déduire une autre écriture deln(a3)
4. généraliser àln(an)oùnest un entier eta >0
5. prendrex=y=⎷
a=a12oùa >0et en déduire une autre écriture deln(⎷a)6. prendrex=aety=1
aoùa >0et en déduire une autre écriture deln(1a)7. prendrex=aety=1
boùa >0etb >0, en déduire une autre écriture deln(ab)8. a t-onln(a+b)etlna+lnbégaux pour toutes valeurs dea >0etb >0?
( prendre des valeurs simples deaetbpour voir )9. a t-onln(a-b)etlna-lnbégaux pour toutes valeurs dea >0eta > b >0?
( prendre des valeurs simples deaetbpour voir )10. déterminer à10-3près à la calculatrice un nombre e tel quelne= 1
1.2 corrigé activité
A. à la calculatrice :
ln(-2)n"existe pas (pas de logarithme pour un nombre négatif strict) ln0n"existe pas (pas de logarithme pour un nombre nul) ln1 = 0(annulation en 0) ln2?0,69 ln 12? -0,69
ln1000000?13,8(croissante très lente) à priori, le domaine de définition pour la fonctionlnest]0 ; +∞[=R+?. B. quels que soient les nombres x>0 et y>0 la fonction logarithme est telle que :ln(xy) =lnx+lny1. pour x = 1 et y = 1 on a :
d"une part :ln(1×1) =ln1 +ln1 = 2ln1 d"autre part :ln(1×1) =ln1 donc2ln1 =ln1 donc2ln1-ln1 = 0 doncln1 = 02. pourx=y=aoù a>0 on a :
ln(a2) =ln(a×a) =lna+lna= 2lna3. avecx=a2ety=aoù a>0, on a :
ln(a3) =ln(a2×a) =ln(a2) +ln(a) = 2lna+lna= 3lna4.ln(an) =nlnaoù n est un entier et a>0
5. avecx=y=⎷a=a12où a>0 on a :
lna=ln(⎷ a×⎷a) =ln(⎷a) +ln(⎷a) = 2ln(⎷a) donc ln(⎷ a) =12lna6. avecx=aety=1
aoùa >0 d"une part :ln(a×1 a) =ln(aa) =ln1 = 0 d"autre part :ln(a×1 a) =lna+ln(1a) donc :lna+ln(1 a) = 0 doncln(1 a) =-lna7. avecx=aety=1
boùa >0etb >0: d"une part :ln(a×1 b) =ln(ab) d"autre part :ln(a×1 b) =ln(a) +ln(1b) =lna-lnb donc :ln(a b) =lna-lnb8.ln(a+b)etlna+lnbne sont pas égaux pour toutes valeurs de a>0 et b>0
car poura= 1etb= 1on a : ln(a+b) =ln2d"autre partlna+lnb=ln1 +ln1 = 0 + 0 = 0etln2?= 09.ln(a-b)etlna-lnbne sont pas égaux pour toutes valeurs de a>0 et a>b>0
car poura= 2etb= 1on a : ln(a-b) =ln1 = 0d"autre partlna-lnb=ln2-ln1 =ln2-0 =ln2etln2?= 010. à la calculatrice, on a :
ln2,718?0,999etln2,719?1,0002 donc on peut prendree?2,718à10-3près tel que lne = 11.3 à retenir
définition 1 :(propriétés algébriques) (1) la fonction logarithme népérien associe à tout nombrex >0(positif strict) le nombre notélnxappelé logarithme népérien de x (2) quels que soient les nombresa >0,b >0et l"entier naturelnon a : ???ln(1) = 0????ln(e) = 1????ln(ab) =lna+lnb????ln(an) =nlna ???ln(⎷a) =12ln(a)????ln(ab) =lna-lnb????ln(1a) =-lnaRemarques
(a) il n"y a pas de formule générale pourln(a+b)ouln(a-b) c"est à dire : il existe des nombresaetbtels queln(a+b)?=lna+lnb en effet poura= 1etb= 1:ln(1 + 1) =ln2alors queln1 +ln1 = 0. il existe des nombresaetbtels queln(a-b)?=lna-lnb en effet poura= 2etb= 1:ln(2-1) =ln1 = 0alors queln2-ln1 =ln2?= 0.1.4 exercices
exercice 1 : simplifier au maximum (a) A =ln(ab) +ln(a b)-ln(a2) +lne (b) B =ln(1 a) +ln(a4)-ln(a3) +ln1 (c) C =ln(a+b) +ln(a-b)-ln(a2-b2) (d) D =ln(e2) + 2ln(⎷ e)-ln(1e) +ln(2e) +ln(e2)-4 exercice 2 : écrire sous la forme d"une combinaison linéaire de logarithmes de nombres entiers premiers (a) A =ln(3×52 27)(b) B =ln(25⎷ 5 9) (c) C =ln(2⎷ 3
3⎷2)
exercice 3 :écrire sous la forme d"un seul logarithme
(a) A=2ln3-ln5 (b) B =3ln10 +ln0,08-5ln2 (c) C = 12ln4-3ln2
(d) D =2ln5-3ln2 +12ln100
exercice 4 : donner l"ensemble de définition de chacune des fonctions suivantes (a)A(x) = (2x-1)ln(x+ 1) (b)B(x) = 5x-ln(4-x) (c)f(x) =ln(x2+ 2x) (d)f(x) =ln(x+ 2 x)1.5 corrigés exercices
corrigé exercice 1 :A =ln(ab) +ln(ab)-ln(a2) +lne
A =lna+lnb+lna-lnb-2lna+ 1
A =? ???0B =-lna+ 4lna-3lna+ 0
B =? ???0C =ln(a+b) +ln(a-b)-ln(a2-b2)
C =ln[(a+b)(a-b)]-ln(a2-b2)
C =ln[a2-b2]-ln(a2-b2)
C =? ???0D =ln(e2) + 2ln(⎷
e)-ln(1e) +ln(2e) +ln(e2)-4D =2lne+ 2×1
2lne-(-lne) +ln2-lne+lne-ln2-4
D =2×1 + 1 + 1-4 =?
???0 corrigé exercice 2 : écrire sous la forme d"une combinaison linéaire de logarithmes de nombre entiers premiers (a)ln(3×5227) =ln(3×52)-ln27 =ln3 +ln(52)-ln(33) =ln3 + 2ln5-3ln3 =-2ln3 + 2ln5
(b)ln(25⎷ 59) =ln(25⎷5)-ln9 =ln25+ln(⎷5)-ln(32) =ln(52)+12ln5-2ln3 = 2ln5+0,5ln5-2ln3
= 2,5ln5-2ln3 (c)ln(2⎷ 33⎷2) =ln(2⎷3)-ln(3⎷2) =ln2 +ln(⎷3)-(ln3 +ln(⎷2))
=ln2 +12ln3-ln3-12ln2 = 0,5ln2-0,5ln3
corrigé exercice 3 :écrire sous la forme d"un seul logarithme
(a)2ln3-ln5 =ln(32)-ln5 =ln9-ln5 =ln(9 5) (b)3ln10+ln0,08-5ln2 =ln(103)+ln0,08-ln(25) =ln1000+ln0,08-ln32 =ln(1000×0,08)-ln32 =ln80-ln32 =ln(8032) =ln(4016) =ln(52)
(c) 12ln4-3ln2 =ln(41
2)-ln(23) =ln(⎷4)-ln8 =ln2-ln8 =ln(28) =ln(14)
(d)2ln5-3ln2 +12ln100 =ln(52)-ln(23) +ln(⎷100) =ln25-ln8 +ln10 =ln(258) +ln10
=ln(258×10) =ln(2508) =ln(1254)
corrigé exercice 4 : donner l"ensemble de définition de chacune des fonctions suivantes (a)A(x) = (2x-1)ln(x+ 1) ln(x+ 1)n"existe que six+ 1>0 or :x+ 1>0??x >-1 donc :DA=]-1 ; +∞[ (b)B(x) = 5x-ln(4-x) ln(4-x)n"existe que si4-x >0 or :4-x >0??4> x donc :DB=]- ∞; 4[ (c)f(x) =ln(x2+ 2x) ln(x2+ 2x)n"existe que six2+ 2x >0 il suffit d"étudier le signe dex2+ 2xqui est un trinôme de la formeax2+bx+cavecc= 0 annulations : (Δnon nécessaire, on metxen facteur) x2+ 2x= 0??x(x+ 2) = 0??x= 0oux=-2
signe :
x-∞-2 0+∞ x2+ 2x+ 0 - 0 + conclusion :DB=]- ∞;-2[?]0 ; +∞[ (d)f(x) =ln(x+ 2 x) ln(x+ 2 x)n"existe que six+ 2x>0 il suffit d"étudier le signe de x+ 2 xqui est une fraction rationnelle x-∞-2 0+∞annulations x- | - 0 +x= 0 x+ 2- 0 + | +x+ 2 = 0??x=-2 x+ 2 x+ 0 - || + conclusion :Df=]- ∞;-2[?]0 ; +∞[2 dérivation
2.1 activité
A. voici une partie de la courbe de la fonction logarithme népérienf(x) =lnx. sont aussi représentées les droites tangentesD1enx= 1, D2enx= 2, D3enx= 3etD4enx= 4. de même que les droitesΔ1,Δ2,Δ3etΔ4respectivement parallèles àD1,D2,D3etD4. 012 -1 -2 -31 2 3 4 5 6 7 8 9xyD1D2D3D4
C fΔ 1 2 3 41. rappeler ce que représente graphiquement le nombref?(1)et déterminer sa valeur en détaillant le calcul.
2. compléter le tableau de valeurs suivant grâce au graphique.
x1234 f?(x) calculs :3. conjecturer alors une formule acceptable :f?(x) = (lnx)?=...
B. Etude des variations
1. A partir du signe de la dérivée, déterminer le sens de variation de f pour x>0
2. Donner un tableau de variation de f pour x > 0 signe de f"(x) compris.
C. représentation graphique
1. Compléter le tableau de valeurs à 0,1 près
x0,250,511,52345678 lnx0,41,11,61,81,92,12. Compléter le graphique
012 -1 -2 -3 -4 -51 2 3 4 5 6 7 y i x i3. déterminer l"équation de la tangenteTà la courbe defenx= 1et construire cette tangente.
corrigé activité A. voici une partie de la courbe de la fonction logarithme népérienf(x) =lnx. sont aussi représentées les droites tangentesD1enx= 1, D2enx= 2, D3enx= 3etD4enx= 4. de même que les droitesΔ1,Δ2,Δ3etΔ4respectivement parallèles àD1,D2,D3etD4. 012 -1 -2 -31 2 3 4 5 6 7 8 9xyD1D2D3D4
C fΔ 1 2 3 41. rappeler ce que représente graphiquement le nombref?(1)et déterminer sa valeur en détaillant le calcul.
f ?(1)est le coefficient directeur de la droiteD1, tangente à la courbe defau point d"abscissex= 1.pour le déterminer, il suffit de calculer le coefficient directeur de la droiteD1donc deΔ1carD1//Δ1.
avec les pointsA(3;-3)etB(9;3), on a :a=f?(1) =yB-yA xB-xA=3-(-3)9-3= 1