📘 Fiche de cours
L'essentiel du cours
1. Nombre dérivé : Soit $f$ une fonction définie sur un intervalle $I$. Le nombre dérivé de $f$ en un point $a \in I$ est la limite : $$f'(a) = \lim_{h \to 0} \frac{f(a+h) - f(a)}{h}$$ Si cette limite est finie, on dit que $f$ est dérivable en $a$.
2. Équation de la tangente : L'équation de la tangente $(T)$ à la courbe $\mathcal{C}_f$ au point d'abscisse $a$ est : $$y = f'(a)(x - a) + f(a)$$
3. Fonctions usuelles et leurs dérivées :
- Si $f(x) = k$ (constante), alors $f'(x) = 0$.
- Si $f(x) = x$, alors $f'(x) = 1$.
- Si $f(x) = x^n$ ($n \in \mathbb{N}^*$), alors $f'(x) = nx^{n-1}$.
- Si $f(x) = \frac{1}{x}$ ($x \neq 0$), alors $f'(x) = -\frac{1}{x^2}$.
- Si $f(x) = ax + b$, alors $f'(x) = a$.
4. Opérations sur les dérivées : Soient $u$ et $v$ deux fonctions dérivables et $k$ un réel :
- $(u + v)' = u' + v'$
- $(k \cdot u)' = k \cdot u'$
- $(u \cdot v)' = u'v + uv'$
- $\left(\frac{u}{v}\right)' = \frac{u'v - uv'}{v^2}$ (avec $v \neq 0$)
Méthodes à maîtriser
- Calculer la dérivée : Appliquer les formules de base et les règles d'opération (produit, quotient).
- Étudier le sens de variation :
- Calculer $f'(x)$.
- Étudier le signe de $f'(x)$ (résoudre $f'(x) > 0$ ou $f'(x) < 0$).
- En déduire le tableau de variations de $f$.
- Trouver l'équation d'une tangente : Calculer $f(a)$ et $f'(a)$, puis appliquer la formule.
- Déterminer les extremums : Chercher les points où $f'(x) = 0$ en changeant de signe.
Exemples corrigés
Exemple 1 : Soit $f(x) = 3x^2 + 5x - 2$. Calculer $f'(x)$. Solution : $f'(x) = (3x^2)' + (5x)' - (2)'$ $f'(x) = 3(2x) + 5 - 0 = 6x + 5$.
Exemple 2 : Soit $g(x) = \frac{2x}{x+1}$. Calculer $g'(x)$. Solution : On pose $u(x) = 2x \implies u'(x) = 2$ et $v(x) = x+1 \implies v'(x) = 1$. $g'(x) = \frac{u'v - uv'}{v^2} = \frac{2(x+1) - 2x(1)}{(x+1)^2} = \frac{2x + 2 - 2x}{(x+1)^2} = \frac{2}{(x+1)^2}$.
Erreurs fréquentes
- Erreur de signe dans le quotient : Écrire $u'v + uv'$ au lieu de $u'v - uv'$.
- Oubli du carré au dénominateur : Oublier de mettre $v^2$ lors de la dérivation d'un quotient.
- Confusion entre $f(a)$ et $f'(a)$ : Utiliser la valeur de la fonction au lieu de la valeur de la dérivée dans l'équation de la tangente.
- Mauvaise gestion des parenthèses : Ne pas mettre de parenthèses lors de l'application de la formule $(uv)'$.