Calculs de dérivées : Pour se remettre en jambes :) - Exercice 1
30 min
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Un rappel de toutes les formules vues en terminales. Pour chacune des fonctions f proposées, déterminer la fonction dérivée f′
Question 1
f(x)=(3x2−5x+2)(4x−1)
Correction
f est dérivable sur R car toute fonction polynôme est dérivable sur R .
Deˊriveˊe du produit
On considère deux fonctions u et v, dérivables sur un intervalle I alors
(uv)′=u′v+uv′
On reconnaît la forme (uv)′=u′v+uv′ avec u(x)=3x2−5x+2 et v(x)=4x−1 Ainsi : u′(x)=6x−5 et v′(x)=4. Il vient alors que : f(x)=(3x2−5x+2)(4x−1) f′(x)=(6x−5)×(4x−1)+(3x2−5x+2)×4 f′(x)=24x2−6x−20x+5+12x2−20x+8 Ainsi :
f′(x)=36x2−46x+13
Question 2
f(x)=(−2x3+6x−1)e4x−3
Correction
f est dérivable sur R comme produit de fonctions dérivables sur R .
Deˊriveˊe du produit
On considère deux fonctions u et v, dérivables sur un intervalle I alors
(uv)′=u′v+uv′
On reconnaît la forme (uv)′=u′v+uv′ avec u(x)=−2x3+6x−1 et v(x)=e4x−3 Ainsi : u′(x)=6x2+6 et v′(x)=4e4x−3. Il vient alors que : f′(x)=(−6x2+6)×e4x−3+(−2x3+6x−1)×(4e4x−3) f′(x)=(−6x2+6)×e4x−3+(−8x3+24x−4)×e4x−3 f′(x)=(−6x2+6−8x3+24x−4)e4x−3 Finalement :
f′(x)=(−8x3−6x2+24x+2)e4x−3
Question 3
f(x)=(2cos(x)+3sin(x)+5)4
Correction
f est dérivable sur R comme composées de fonctions dérivables sur R .
(un)′=n×u′×un−1
On reconnaît ici un où u(x)=2cos(x)+3sin(x)+51 et n=4. Ainsi u′(x)=−2sin(x)+3cos(x). Il en résulte que : f′(x)=4(−2sin(x)+3cos(x))(2cos(x)+3sin(x)+5)3 Finalement :
f′(x)=(−8sin(x)+12cos(x))(2cos(x)+3sin(x)+5)3
Question 4
f(x)=ln(ln(x))
Correction
f est dérivable si et seulement si : ln(x)>0⟹x>1 f est dérivable sur ]1;+∞[
(ln(u))′=uu′
On a : u(x)=ln(x) et u′(x)=x1 Il vient alors que : f′(x)=ln(x)x1 Ainsi :
f′(x)=xln(x)1
Question 5
f(x)=2cos(3x)+x2+6
Correction
(u)′=2uu′
f est dérivable si et seulement si 2cos(3x)+x2+6>0 . Pour tout réel x, nous savons que −1≤cos(3x)≤1 ainsi 2cos(3x)+6>0 . Pour tout réel x, il en résulte que 2cos(3x)+x2+6>0 f est dérivable sur ]−∞;+∞[ On reconnaît ici u où u(x)=2cos(3x)+x2+6. Ainsi u′(x)=−6sin(3x)+2x. Il en résulte que :
f′(x)=22cos(3x)+x2+6−6sin(3x)+2x
Question 6
On admet que f est dérivable sur ]2;+∞[. f(x)=cos(2−x1)
Correction
Soit g(x)=2−x1 g est dérivable sur ]2;+∞[.
Deˊriveˊe de l’inverse
On considère une fonction v dérivable sur un intervalle I alors
(v1)′=v2−v’
On reconnaît la forme (v1)′=v2−v′ avec v(x)=2−x Ainsi : v′(x)=−1. Il vient alors que : g′(x)=(2−x)2−(−1)
g′(x)=(2−x)21
On a donc f(x)=cos(2−x1) que l'on peut écrire f(x)=cos(g(x)) .
(cos(u))′=−u′sin(u)
On reconnaît ici cos(u) où u(x)=g(x)=2−x1 . Ainsi u′(x)=g′(x)=(2−x)21. Il en résulte que :
f′(x)=−(2−x)21×sin(2x+3)
que l'on peut écrire : f′(x)=−(2−x)2sin(2x+3)
Question 7
Soit f la fonction dérivable sur ]0;+∞[ et définie par f(x)=5x+3x+32x−3x+4
Correction
Deˊriveˊe du quotient
On considère deux fonctions u et v, dérivables sur un intervalle I alors
(vu)′=v2u′v−uv′
Soit f(x)=5x+3x+32x−3x+4 . f est dérivable sur ]0;+∞[ . On reconnaît la forme (vu)′=v2u′v−uv′ avec u(x)=2x−3x+4 et v(x)=5x+3x+3. Ainsi u′(x)=2×2x1−3 et v′(x)=5+2x3 Il vient alors que : f′(x)=(5x+3x+3)2(2×2x1−3)×(5x+3x+3)−(2x−3x+4)×(5+2x3) f′(x)=(5x+3x+3)2(x1−3)×(5x+3x+3)−(2x−3x+4)×(5+2x3) f′(x)=(5x+3x+3)2x1×5x+x1×3x+x1×3−15x−9x−9−(10x−15x+20+2x×2x3−3x×2x3+4×2x3) f′(x)=(5x+3x+3)2x5x+x3x+x3−15x−9x−9−(10x−15x+20+2x3×2x−2x9x+2x12) Nous allons mettre le numérateur sur le dénominateur 2x . f′(x)=(5x+3x+3)22x10x+2x6x+2x6−2x15x×2x−2x9x×2x−2x9×2x−(2x10x×2x−2x15x×2x+2x20×2x+2x3×2x−2x9x+2x12) f′(x)=(5x+3x+3)22x10x+2x6x+2x6−2x30xx−2x18x−2x18x−(2x20x−2x30xx+2x40x+2x6x−2x9x+2x12) f′(x)=(5x+3x+3)22x10x+2x6x+2x6−2x30xx−2x18x−2x18x−2x20x+2x30xx−2x40x−2x6x+2x9x−2x12 f′(x)=(5x+3x+3)22x10x+6x+6−30xx−18x−18x−20x+30xx−40x−6x+9x−12 f′(x)=(5x+3x+3)22x−19x−58x−6 Ainsi :
f′(x)=2x(5x+3x+3)2−19x−58x−6
Question 8
f(x)=2sin(3x−1)+73x+5
Correction
f est dérivable sur R comme quotient de fonctions dérivables sur R .
Deˊriveˊe du quotient
On considère deux fonctions u et v, dérivables sur un intervalle I alors
(vu)′=v2u′v−uv′
On reconnaît la forme (vu)′=v2u′v−uv′ avec u(x)=3x+5 et v(x)=2sin(3x−1)+7 Ainsi : u′(x)=3 et v′(x)=6cos(3x−1). Il vient alors que :
f′(x)=(2sin(3x−1)+7)23(2sin(3x−1)+7)−(3x+5)(6cos(3x−1)) Ainsi :
Soit g la fonction g dérivable sur ]0;+∞[ définie par : g(x)=xe−x.
Correction
(eu)′=u′eu
Soit x∈R . On pose : f(x)=xe−x f est dérivable sur ]0;+∞[ . On reconnaît la forme (vu)′=v2u′v−uv′ avec u(x)=e−x et v(x)=x. Ainsi u′(x)=−e−x et v′(x)=1 Il vient alors que : f′(x)=x2−e−x×x−e−x×1
f′(x)=x2e−x(−x−1)
Or g(x)=xe−x peut également s'écrire g(x)=f(x) .
(u)′=2uu′
Il vient alors que : g′(x)=2f(x)f′(x) g′(x)=2xe−xx2e−x(−x−1) Ainsi :