📘 Fiche de cours
L'essentiel du cours
- Définition : La fonction logarithme népérien, notée $\ln$, est la primitive de la fonction $x \mapsto \frac{1}{x}$ sur $]0, +\infty[$ qui s'annule en $1$.
- Propriétés algébriques : Pour tous $a, b \in ]0, +\infty[$ et $r \in \mathbb{Q}$ : $\ln(ab) = \ln a + \ln b$ ; $\ln(\frac{a}{b}) = \ln a - \ln b$ ; $\ln(a^r) = r \ln a$ ; $\ln(\sqrt{a}) = \frac{1}{2} \ln a$.
- Limites usuelles : $\lim_{x \to 0^+} \ln x = -\infty$ ; $\lim_{x \to +\infty} \ln x = +\infty$ ; $\lim_{x \to +\infty} \frac{\ln x}{x^n} = 0$ ($n \in \mathbb{N}^*$) ; $\lim_{x \to 0^+} x^n \ln x = 0$ ; $\lim_{x \to 1} \frac{\ln x}{x-1} = 1$.
- Dérivée : $(\ln(u(x)))' = \frac{u'(x)}{u(x)}$ pour $u(x) > 0$.
Méthodes à maîtriser
- Résolution d'équations/inéquations : Toujours commencer par déterminer le domaine de définition (condition $u(x) > 0$).
- Étude de fonctions : Utiliser la dérivée pour dresser le tableau de variations. Attention au signe de $\ln x$.
- Calcul de limites : Utiliser les croissances comparées pour lever les indéterminations du type $\infty \cdot 0$ ou $\frac{\infty}{\infty}$.
Exemples corrigés
- Résoudre $\ln(x^2 - 3) = \ln(2x)$ :
- Domaine : $x^2-3 > 0$ et $2x > 0 \implies x \in ]\sqrt{3}, +\infty[$.
- $x^2 - 3 = 2x \iff x^2 - 2x - 3 = 0$. Solutions : $x=3$ ou $x=-1$.
- Seul $3 \in ]\sqrt{3}, +\infty[$. Donc $S = {3}$.
Erreurs fréquentes
- Confondre $\ln(a+b)$ avec $\ln a + \ln b$ (C'est faux !).
- Oublier de préciser le domaine de définition avant de résoudre une équation.
- Se tromper dans le signe de la dérivée de $\ln(u(x))$ si $u(x)$ est décroissante.