∑ Spécialité Mathématiques Première Générale · Chapitre 5

La dérivation

Taux de variation, nombre dérivé et tangente, fonction dérivée, dérivées usuelles et règles de calcul.

1. Taux de variation et nombre dérivé

Définition · Taux de variation

Le taux de variation de $f$ entre $a$ et $a + h$ ($h \neq 0$) est $\dfrac{f(a + h) - f(a)}{h}$. C'est le coefficient directeur de la sécante passant par $A(a\,;\,f(a))$ et $M(a + h\,;\,f(a + h))$.

Définition · Nombre dérivé

Si ce taux de variation se rapproche d'un nombre réel $\ell$ quand $h$ tend vers $0$, on dit que $f$ est dérivable en $a$ et que $\ell$ est le nombre dérivé de $f$ en $a$, noté $f'(a)$ :

$$f'(a) = \lim_{h \to 0} \dfrac{f(a + h) - f(a)}{h}.$$

Exemple · Avec f(x) = x²

$\dfrac{(a + h)^2 - a^2}{h} = \dfrac{2ah + h^2}{h} = 2a + h$, qui tend vers $2a$ : $f'(a) = 2a$. Par exemple $f'(1) = 2$.

1234524680xyAMtangente en Asécante (AM)
Quand M se rapproche de A (h ? 0), la sécante (AM) tend vers la tangente en A, de coefficient directeur f'(a).

2. Tangente à une courbe

Propriété · Équation de la tangente

La tangente à $\mathcal{C}_f$ au point d'abscisse $a$ est la droite passant par $A(a\,;\,f(a))$ de coefficient directeur $f'(a)$ :

$$y = f'(a)(x - a) + f(a).$$

Exemple

$f(x) = x^2$ en $a = 1$ : $f(1) = 1$, $f'(1) = 2$ : $y = 2(x - 1) + 1 = 2x - 1$.

3. Fonction dérivée

Propriété · Dérivées usuelles

$f(x)$$f'(x)$Validité
$k$ (constante)$0$$\mathbb{R}$
$x$$1$$\mathbb{R}$
$x^n$ ($n \geq 1$ entier)$nx^{n-1}$$\mathbb{R}$
$\dfrac{1}{x}$$-\dfrac{1}{x^2}$$\mathbb{R}^*$
$\sqrt{x}$$\dfrac{1}{2\sqrt{x}}$$]0\,;\,+\infty[$

Propriété · Opérations

Pour $u$ et $v$ dérivables et $k$ réel :

  • $(u + v)' = u' + v'$ ; $(ku)' = ku'$ ;
  • $(uv)' = u'v + uv'$ ;
  • $\left(\dfrac{1}{v}\right)' = -\dfrac{v'}{v^2}$ et $\left(\dfrac{u}{v}\right)' = \dfrac{u'v - uv'}{v^2}$ (là où $v \neq 0$) ;
  • $\left(g(ax + b)\right)' = a\,g'(ax + b)$.

Méthode · Dériver un produit

$f(x) = (2x + 1)\sqrt{x}$ : $u = 2x + 1$, $u' = 2$ ; $v = \sqrt{x}$, $v' = \dfrac{1}{2\sqrt{x}}$.

$f'(x) = 2\sqrt{x} + \dfrac{2x + 1}{2\sqrt{x}}$.

Attention

La dérivée d'un produit n'est pas le produit des dérivées : $(x \times x)' = 2x$ et non $1 \times 1$.

S'entraîner

Exercices corrigés

🎓 20 exercices corrigés et un quiz vous attendent dans ce chapitre.

Créez votre compte gratuit pour voir les corrections, faire les quiz et suivre votre progression.

1

Calculer des dérivées

★☆☆

Dériver : $f(x) = 3x^4 - 2x^2 + 5x - 1$ ; $g(x) = \dfrac{2}{x}$ ; $h(x) = x\sqrt{x}$.

🔒 Correction réservée aux membres Créer un compte gratuit →
2

Équation de tangente

★★☆

Déterminer l'équation de la tangente à la courbe de $f(x) = x^2 - 3x$ au point d'abscisse $2$.

🔒 Correction réservée aux membres Créer un compte gratuit →
3

Étude de variations

★★★

Étudier les variations de $f(x) = x^3 - 3x$ sur $\mathbb{R}$.

🔒 Correction réservée aux membres Créer un compte gratuit →
4

Taux de variation

★☆☆

Calculer le taux de variation de $f(x) = x^2 + 1$ entre $1$ et $3$, puis entre $1$ et $1 + h$.

🔒 Correction réservée aux membres Créer un compte gratuit →
5

Nombre dérivé par la définition

★★☆

Montrer à l'aide du taux de variation que $f(x) = 3x^2 - x$ est dérivable en $2$ et calculer $f'(2)$.

🔒 Correction réservée aux membres Créer un compte gratuit →
6

Lire un nombre dérivé

★☆☆

La tangente à $\mathcal{C}_f$ au point d'abscisse $2$ passe par $(2\,;\,1)$ et $(4\,;\,5)$. Donner $f(2)$ et $f'(2)$.

🔒 Correction réservée aux membres Créer un compte gratuit →
7

Dérivées usuelles

★☆☆

Dériver : $f(x) = 5x^3$ ; $g(x) = 7$ ; $h(x) = x^6 - 4x$ ; $k(x) = \dfrac{3}{x}$ ; $m(x) = 4\sqrt{x}$.

🔒 Correction réservée aux membres Créer un compte gratuit →
8

Polynômes

★☆☆

Dériver $f(x) = -2x^3 + \dfrac{1}{2}x^2 - 7x + 1$.

🔒 Correction réservée aux membres Créer un compte gratuit →
9

Produit

★★☆

Dériver $f(x) = (x^2 + 1)(3x - 2)$ de deux façons : avec la formule du produit, puis en développant.

🔒 Correction réservée aux membres Créer un compte gratuit →
10

Quotient

★★☆

Dériver $f(x) = \dfrac{2x + 1}{x - 3}$ sur $\mathbb{R} \setminus \{3\}$.

🔒 Correction réservée aux membres Créer un compte gratuit →
12

Composée affine

★★☆

Dériver $f(x) = (3x - 1)^4$ et $g(x) = \sqrt{2x + 5}$.

🔒 Correction réservée aux membres Créer un compte gratuit →
13

Tangente

★★☆

Déterminer l'équation de la tangente à la courbe de $f(x) = \dfrac{1}{x}$ au point d'abscisse $2$.

🔒 Correction réservée aux membres Créer un compte gratuit →
14

Tangente horizontale

★★☆

En quels points la courbe de $f(x) = x^3 - 3x^2 + 1$ admet-elle une tangente horizontale ?

🔒 Correction réservée aux membres Créer un compte gratuit →
15

Tangente parallèle

★★★

En quel point la tangente à la parabole $y = x^2 - 4x$ est-elle parallèle à la droite $y = 2x + 7$ ?

🔒 Correction réservée aux membres Créer un compte gratuit →
16

Vitesse instantanée

★★☆

La distance parcourue par un mobile est $d(t) = 2t^2 + 3t$ (en m, $t$ en s). Calculer sa vitesse moyenne entre $t = 1$ et $t = 3$, puis sa vitesse instantanée à $t = 2$.

🔒 Correction réservée aux membres Créer un compte gratuit →
17

Approximation affine

★★★

En utilisant la tangente à $\sqrt{x}$ en $4$, donner une valeur approchée de $\sqrt{4{,}1}$.

🔒 Correction réservée aux membres Créer un compte gratuit →
18

Retrouver une fonction

★★★

Déterminer $a$ et $b$ pour que la courbe de $f(x) = ax^2 + b$ passe par $A(1\,;\,5)$ avec une tangente de coefficient directeur $4$ en $A$.

🔒 Correction réservée aux membres Créer un compte gratuit →
19

Erreur classique

★☆☆

Un élève écrit : « la dérivée de $x^2 \times x^3$ est $2x \times 3x^2 = 6x^3$ ». Corriger.

🔒 Correction réservée aux membres Créer un compte gratuit →
20

Non dérivable

★★★

Montrer que la fonction racine carrée n'est pas dérivable en $0$ (étudier $\dfrac{\sqrt{h}}{h}$ pour $h \gt 0$).

🔒 Correction réservée aux membres Créer un compte gratuit →

Vérifier

Avez-vous bien compris ?

Répondez au quiz : la correction s'affiche immédiatement.