📘 Fiche de cours
L'essentiel du cours
La fonction logarithme népérien, notée $\ln$, est la fonction réciproque de la fonction exponentielle. Elle est définie sur $]0, +\infty[$.
- Propriétés algébriques : Pour tous $a, b \in ]0, +\infty[$ : $\ln(ab) = \ln(a) + \ln(b)$ ; $\ln(1/a) = -\ln(a)$ ; $\ln(a/b) = \ln(a) - \ln(b)$ ; $\ln(a^r) = r\ln(a)$ ($r \in \mathbb{Q}$).
- Limites fondamentales : $\lim_{x \to 0^+} \ln(x) = -\infty$ ; $\lim_{x \to +\infty} \ln(x) = +\infty$. $\lim_{x \to 0^+} x^n \ln(x) = 0$ ; $\lim_{x \to +\infty} \frac{\ln(x)}{x^n} = 0$ ($n > 0$).
- Dérivation : La fonction $\ln(u(x))$ est dérivable là où $u(x) > 0$. Sa dérivée est $(\ln(u(x)))' = \frac{u'(x)}{u(x)}$.
Méthodes à maîtriser
- Déterminer le domaine de définition : Résoudre l'inéquation $u(x) > 0$.
- Résoudre des équations/inéquations : Utiliser $\ln(a) = \ln(b) \iff a = b$ (avec $a, b > 0$).
- Étude de fonction : Calculer la dérivée, étudier son signe, dresser le tableau de variations.
- Calcul de limites : Utiliser les croissances comparées pour lever les indéterminations.
Exemples corrigés
- Résoudre $\ln(x) + \ln(x-1) = \ln(2)$ : Domaine : $x > 0$ et $x > 1 \implies D = ]1, +\infty[$. $\ln(x(x-1)) = \ln(2) \implies x^2 - x - 2 = 0$. Solutions : $x = 2$ ou $x = -1$. Seul $x=2$ appartient à $D$.
- Dériver $f(x) = \ln(x^2 + 1)$ : $f'(x) = \frac{(x^2+1)'}{x^2+1} = \frac{2x}{x^2+1}$.
Erreurs fréquentes
- Oublier de déterminer le domaine de définition avant de résoudre une équation.
- Confondre $\ln(a+b)$ avec $\ln(a) + \ln(b)$ (ce qui est faux).
- Oublier la valeur absolue dans la primitive de $1/x$ : $\int \frac{1}{x} dx = \ln|x| + C$.