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CALCUL DES DÉRIVÉES |
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Ce cours
aborde les calculs des dérivées |
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1 ) Dérivée d’une constante : |
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2°) Dérivée de |
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3°) Dérivée
du monôme n |
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4°) Dérivée d’
une somme |
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5°) Dérivée d’ un produit ( Généralisation ) |
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6 °) Dérivée d’un polynôme |
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7°) Dérivée d’un quotient |
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8°) Dérivée de la fonction de la forme
« y = u m » ……………admet pour
dérivée « y’ = u m-1
u’ » |
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9°) Application de la dérivée de la forme « y = u m » :
soit Dérivée d’une racine carrée . |
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(1) |
Dérivée d’une constante : y = A |
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Quel que soit « x », on
a y = A, donc |
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Donc |
Lim |
= 0 |
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Soit y' = 0 |
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Une fonction constante admet en tout
point une dérivée nulle. |
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2 - |
Dérivée
de |
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Quel
que soit « x », on a :y = A, donc |
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Donc |
Lim |
= 1 |
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Soit
y' = 1 |
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Une fonction «
y = x » admet en tout point une
dérivée égale à 1 |
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(3) |
Dérivée du monôme
n |
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Quel que soit « x »,
on a : y = A, donc |
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Lorsque tend vers 0 , « 1 » tend vers « » et chacun
des « » termes du
dernier membre a pour limite n-1 |
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Donc |
Lim |
= n x n-1 |
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Le
monôme « y = xn » admet en tout point une dérivée égale
à |
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On voit ainsi que les fonctions : |
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« » … « » ; …..admet pour dérivée : « 1 » |
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Calcul : |
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= « x » ; admet pour dérivée : « 1 » ; « x² » ; admet pour dérivée : « 2x » ; « x3 » admet pour dérivée : « 3 x² » ; « x4 » admet pour dérivée : « 4 x 3 » ;
……………. |
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Voir ci-dessous
la racine carrée de « » : qui s’écrit « x » |
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3 - |
Dérivée
d’ une somme : |
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Soient u(x) ; v(x) ; w(x) des fonctions de « x » admettant
pour dérivées respectives : u ‘
(x) ; v ‘ (x) ; w ‘ (x) |
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Lorsque
« x » prend la valeur « x1 » , la somme « y = u + v + w » prend la
valeur « y1 = u1 + v1 + w1 »
et l’on obtient en retranchant terme à terme : y = y1 – y
= ( u1 – u ) + ( v1 – v) + ( w1 –
w) = u + v + w . soit + + Lorsque
tend vers 0 , u’ ; v’ ; w’ |
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Donc |
Lim |
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La
somme de plusieurs fonctions dérivables admet pour dérivée la somme des
dérivées de chacune de ces fonctions. |
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y =
u + v + w |
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y' = u’ + v’ + w’ |
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Autrement dit une somme se dérive terme à terme. |
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4 - |
Dérivée
d’ un produit : |
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1°) Soient
u(x) ; v(x) ; deux fonctions
de « x » admettant respectivement pour dérivées
respectives : u ‘
(x) et v ‘ (x) . |
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Lorsque
« x » prend la valeur « x1 » , le produit « y = u v » prend la valeur « y1
= u1 v1 »
et l’on peut écrire . : y = y1 – y
= ( u1 v1
) – (u v) = ( u1 v1 – u v1 ) + ( u
v1 – u v ) =
( u1 – u ) v1 + ( v1 – v ) u soit = u . v1 +
u . v et . v1 + u. Lorsque
tend vers 0 , v1 v ; u’ ; v’ et on obtient ( info ++) |
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Donc |
Lim |
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Le produit de
deux fonctions dérivables admet pour dérivée « y ’ = u ‘ v + u v
‘ » |
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2°) Généralisation : |
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Si « y = u v w » on obtient : |
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« |
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Y’
= u’ v w |
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Cette démonstration s’étend
par récurrence à un nombre quelconque
de facteurs. Le produit de plusieurs fonctions dérivables admet pour dérivée
la somme des expressions obtenues en remplaçant successivement dans ce
produit , chaque fonction par sa
dérivée. |
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Corollaire : |
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Si on multiplie une fonction dérivable par une
constante sa dérivée est multipliée par cette constante. |
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Si « » , on obtient
« » voir (1) ; la dérivée de
« » se réduit à « » ; donc |
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Ainsi d’après ( 2) on obtient la dérivée du monôme « A xn » |
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y = A xn
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y ’ = n A xn-1 |
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5 ) |
Dérivée d’un polynôme : |
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Un polynôme de degré « m »
admet pour dérivée un polynôme de degré « m – 1 » |
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Ainsi la dérivée du polynôme : « f (x) = A m x m + A m-1 x m-1 + A m-2
x m-2 + …..+ A 1
x 1 + A 0 » |
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Est la somme des dérivées de chacun de ses termes. |
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« f
‘(x) = m A m x m-1
+ ( m -1) A m-1 x m-2
+ …..+ 2A 2 x 1 + A 1 » |
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Ainsi :
(par exemples) |
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« » |
Admet pour
dérivée.. |
« » |
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« y = a x² + bx + c » |
Admet pour
dérivée.. |
« » |
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« y = x3
+ p x + q » |
Admet pour
dérivée.. |
« y’ = 3x²
+ p » |
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« y = ax4
+ p x² + q » |
Admet pour
dérivée.. |
« y’ = 4x3
+ 2px » |
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Cas particulier : |
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« y = x + b » |
Admet pour
dérivée.. |
« y’ = » |
« y’ = » |
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« y’ = » |
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Nota :
on sait que … |
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« y’ = » |
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« y’ = » |
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6 ) |
Dérivée d’un quotient : |
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Soient « u (x) » et « v(x) » deux fonctions de
« x » dérivables sur un intervalles où « v(x) » Lorsque
« x » prend la valeur « x1 » , la fonction
« » prend la
valeur « » et on peut
écrire : |
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= |
Voir ci-dessus et |
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On réduit les deux fractions au même
dénominateur !!! |
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Et : u1- u = ; v1-
v =
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Soit |
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Et |
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Lorsque
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On remarque que : |
a)
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c) |
b) |
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Et l’on obtient : |
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Donc |
Lim |
= |
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En résumé :
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Le quotient de
deux fonctions dérivables admet pour dérivée : |
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Exemple : trouver la
dérivée de s’écrit : |
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Corollaires : 1°) la dérivée de est ………………………………… |
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Si « u = 1 » ,( alors « u’ = 0) la dérivée de se réduit à |
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Donc : |
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En particulier |
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2°) 0n peut utiliser la formule précédente pour calculer la dérivée
de sous la forme du
produit : u . v . ; on obtient : |
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3°) Remarque : autre façon
de trouver la dérivée de ( voir le monôme) |
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s’écrit sous la forme y = x-1 donc
y ’ = -1 x-1-1 ;
y’ = -1 x-2 |
D’ où y’ = -1 on retrouve : |
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Dérivée d’une puissance
entière : |
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Soit u (x) une fonction de
« x » admettant pour dérivée
« u’ (x) » . La fonction « y= u m »
peut être considérée comme un produit de « m » facteurs : « y = u .u .u …. ». |
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Elle admet pour dérivée la
somme « m » termes égaux à « u m-1 u’ » |
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7 ) |
La fonction « y = u m »
admet pour dérivée « y’ = u m-1
u’ » |
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On vérifie que la dérivée
« y = u m » est « y’ = u m-1 u’ » |
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Remarque : La règle
précédente s’applique également lorsque « m » est un entier négatif
. Posons « m = - p » et
« y = um » qui devient « y = u - p » = = ; on obtient |
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= - p u –p-1u’ soit
« y’= mum-1 u’ » |
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Ainsi , par exemple : « y = » admet pour
dérivée : « y ‘ = - 3 ( x-1)-4 = |
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8 ) |
Dérivée d’une
racine carrée : |
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Soit « u(x) » une fonction positive de « x »
admettant pour dérivée « u’ » et soit « y = » |
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On obtient : = = = |
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D’où :
= . |
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Lorsque « x1 » tend vers
« x » , « u1 » tend vers « u » et tend vers
« u’ » ; le rapport admet donc pour
limite : |
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La fonction « y = » admet donc dérivée : |
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y = |
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Exemple de calcul de dérivée. |
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Soit à calculer la dérivée de
la fonction « y= » |
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Cette fonction est de la
forme « y= » avec
« u » = (3x-1)² et
« v » = (x²+1) |
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Or « u = w² » et
« u’= 2 w » ; « w ’= 2 (
3x – 1) fois 3 » =
« 6 ( 3x -1) » et
« v ’ = 2 x » |
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On obtient : = Soit après réduction : |
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Il y a
intérêt, tout au moins au début, à utiliser des fonctions intermédiaires de
façon à se ramener à des types connus. |
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