Vidéo 7 : Puissances entières, calculer une dérivée · 3 min 56 s · sous-titres en français
Le cours écrit
7.1 Les puissances
Automatisme (puissances entières relatives). Pour x=0 et n entier :
x−n=xn1 ; ainsi x1=x−1 et x21=x−2 ;
xp×xq=xp+q et xqxp=xp−q ;
x0=1.
7.2 Exposant positif
Avec la formule du produit, on monte marche après marche :
(x3)′=(x2×x)′=2x×x+x2×1=3x2,(x4)′=(x3×x)′=3x2×x+x3×1=4x3.
À chaque marche, l'exposant descend devant, et il diminue de 1. Le procédé continue.
Propriété. Pour tout entier n≥1, la fonction x↦xn est dérivable sur R, et (xn)′=nxn−1.
7.3 Exposant négatif
Pour x=0, avec la formule de l'inverse :
(x−2)′=(x21)′=−x42x=−x32=−2x−3.
C'est la même formule, avec n=−2.
Propriété. Pour tout n dans Z, la dérivée de x↦xn est x↦nxn−1. Si n≥1, c'est valable sur R. Si n≤−1, c'est valable sur ]−∞;0[ et sur ]0;+∞[. Pour n=0, la fonction est constante, égale à 1, et sa dérivée est nulle.
Exemple 25.(x5)′=5x4 ; (x−3)′=−3x−4=−x43 ; (x51)′=(x−5)′=−5x−6=−x65.
7.4 Les deux tableaux à connaître
f(x)
f′(x)
f est dérivable sur
k
0
R
mx+p
m
R
xn, n≥1 entier
nxn−1
R
xn, n≤−1 entier
nxn−1
]−∞;0[ et ]0;+∞[
x1
−x21
]−∞;0[ et ]0;+∞[
x
2x1
]0;+∞[
∣x∣
1 sur ]0;+∞[, −1 sur ]−∞;0[
]−∞;0[ et ]0;+∞[
Fonction
Dérivée
Condition
u+v
u′+v′
ku
ku′
k nombre fixé
uv
u′v+uv′
v1
−v2v′
v ne s'annule pas sur I
vu
v2u′v−uv′
v ne s'annule pas sur I
7.5 La méthode
Regarder la forme de l'expression : une somme, un produit, un inverse, un quotient, une puissance ?
Se demander si l'on peut simplifier avant de dériver.
Écrire u, v, u′ et v′, puis appliquer la formule.
Réduire le résultat, et préciser l'intervalle.
7.6 Exemples
Exemple 26 (une somme). Soit f(x)=2x4−x3+5 sur ]0;+∞[. On dérive terme à terme :
f′(x)=8x3+x23.
Exemple 27 (simplifier d'abord). Soit g(x)=x2x3−1 sur ]0;+∞[. La formule du quotient convient, mais il est plus rapide d'écrire g(x)=x−x−2. Alors
g′(x)=1+2x−3=1+x32.
Exemple 28 (un produit). Soit k(x)=(x2+1)x sur ]0;+∞[. Alors
k′(x)=2xx+2xx2+1.
Exemple 29 (un lampadaire). L'éclairement reçu par une surface placée à la distance d d'une lampe de lampadaire, en mètres, est modélisé par E(d)=d21000=1000d−2. Alors E′(d)=−2000d−3=−d32000. À 2 mètres, E(2)=250 et E′(2)=−250.