On admet que ce théorème se généralise et on retient la règle «à l’infini, les puissances de X l’emportent sur le logarithme de x». Exemples








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date de publication05.01.2018
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Chapitre 7 TS 2

Fonctions logarithmes et fonctions associées

I – La fonction logarithme népérien
Introduction :

Nous savons que la fonction exp :

  • Est définie, continue, et strictement croissante sur ,

  • Vérifie et ,

Donc pour tout réel b strictement positif, l’équation a une unique solution a dans .
Définition :

  • Pour tout réel b strictement positif, on appelle logarithme népérien de b l’unique solution de l’équation (d’inconnue a) . On le note .

  • La fonction logarithme népérien est la fonction définie sur par .


Remarque fondamentale :

( et ) équivaut à .

  • Pour tout réel x : car .

  • Pour tout  : car .

On dit que exp et ln sont des fonctions réciproques.

  • car .

  • car .


II – Propriétés algébriques
Propriété fondamentale : Preuve 1

Pour tous réels et .
Propriétés : Preuve 2

Pour tous réels et  :

  • .

  • .

  • , n entier relatif.


III – Etude de la fonction ln
Théorème : Preuve 3

La fonction ln est continue et dérivable sur . Pour tout réel  : .

Propriétés : Preuve 4

  • ln est strictement croissante sur .

  • Pour tous réels a et b strictement positifs :

    • ssi .

    • ssi .


Propriété :

Soit u une fonction strictement positive définie sur un intervalle I.

  • u et ln u ont les mêmes variations.

  • si de plus u est dérivable sur J alors ln u est dérivable sur I et, pour tout x de I, ou encore .


Propriété fondamentale : Preuve 5

Soit une fonction f définie et dérivable sur telle que :

  • pour tous a et b dans ,

  • ,

Alors .
Théorème : Preuve 6

 ; .
Propriétés : Preuve 7

  • .

  • Pour x proche de 0 : .


Tableau de variation :



Courbe :



L’axe des ordonnées est asymptote à la courbe de ln.
Théorème : Preuve 8

et  ; on admet que ce théorème se généralise et on retient la règle « à l’infini, les puissances de x l’emportent sur le logarithme de x ».
Exemples :

et car les puissances de x l’emportent sur le logarithme de x.
IV – Puissance d’un réel strictement positif
1) Introduction
Nous savons que, pour tout réel a strictement positif et tout entier naturel n : . Alors . Depuis peu, on sait que .
Définition :

Pour tout réel a strictement positif et pour tout réel b : .

Remarque :

Cette définition étend au réels celle donnée avec des exposants naturels. Les propriétés de calcul sur les puissances à exposants entiers seront encore valables.
Exemples :

.

.
2) Fonction racine nième
La fonction définie sur , avec n un entier naturel non nul. Elle est continue sur et strictement croissante sur  ; et .

D’après le corollaire du théorème des valeurs intermédiaires, pour tout réel positif a, l’équation admet une unique solution b dans .

Définition :

Pour tout réel positif a et pour tout naturel n non nul, l’unique nombre positif b solution de l’équation est appelé racine nième de a. On note .
Remarque :

et

ssi ssi ssi donc .
Exemples :

.

car .
Définition :

La fonction f définie sur par n est un entier naturel non nul est appelée fonction racine nième.
Propriétés : Preuve 9

  • f est continue sur .

  • f est strictement croissante sur .

  • .

  • f est dérivable sur et, pour tout  , .




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