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Leçon 2

Fonction inverse

Vidéo 2 : Fonction inverse · 3 min 42 s · sous-titres en français

Le cours écrit

2.1 Deux intervalles

La fonction inverse ff est définie par f(x)=1xf(x) = \dfrac1x pour tout xx non nul, car on ne divise pas par 00. Sa courbe a deux morceaux, de part et d'autre de l'axe des ordonnées. L'ensemble de définition n'est pas un intervalle : c'est la réunion des deux intervalles ]−∞ ;0[]{-\infty}\,;0[ et ]0 ;+∞[]0\,;+\infty[. On étudie la dérivée sur chacun des deux.

2.2 La propriété

Propriété. La fonction inverse est dérivable sur ]−∞ ;0[]{-\infty}\,;0[ et sur ]0 ;+∞[]0\,;+\infty[, et si f(x)=1xf(x) = \dfrac1x, alors f′(x)=−1x2.f'(x) = -\frac{1}{x^2}.

Le signe moins fait partie de la formule.

2.3 Démonstration

Automatisme (réduire au même dénominateur). 1A−1B=B−AAB\dfrac1A - \dfrac1B = \dfrac{B - A}{AB} pour AA et BB non nuls.

Démonstration (à connaître). Soit aa un nombre non nul et hh un nombre non nul, assez petit pour que a+ha + h soit du même signe que aa. On réduit au même dénominateur : 1a+h−1a=a−(a+h)a(a+h)=−ha(a+h).\frac{1}{a + h} - \frac1a = \frac{a - (a + h)}{a(a + h)} = \frac{-h}{a(a + h)}. En divisant par hh, le taux de variation vaut −1a(a+h)\dfrac{-1}{a(a + h)}. Quand hh se rapproche de 00, a+ha + h se rapproche de aa, donc le dénominateur se rapproche de a2a^2, et le taux se rapproche de −1a2-\dfrac{1}{a^2}. Donc ff est dérivable en aa et f′(a)=−1a2f'(a) = -\dfrac{1}{a^2}, pour tout aa non nul. ■\blacksquare

2.4 Ce que dit la formule

Comme x2>0x^2 > 0, le nombre −1x2-\dfrac{1}{x^2} est toujours strictement négatif. Toutes les tangentes descendent, sur les deux morceaux de la courbe. Plus xx s'éloigne de 00, plus la pente est proche de 00. Mais aucune tangente n'est horizontale, car la dérivée ne s'annule jamais.

Exemple 5. Pour f(x)=1xf(x) = \dfrac1x : f′(1)=−1f'(1) = -1, f′(2)=−14f'(2) = -\dfrac14, f′(−3)=−19f'(-3) = -\dfrac19 et f′ ⁣(12)=−4f'\!\left(\dfrac12\right) = -4. On retrouve f′(2)=−14f'(2) = -\dfrac14, calculé au chapitre 5.

2.5 Deux tangentes parallèles

Exemple 6. Au point d'abscisse 12\dfrac12, on a f ⁣(12)=2f\!\left(\dfrac12\right) = 2 et f′ ⁣(12)=−4f'\!\left(\dfrac12\right) = -4. La tangente a pour équation y=2−4(x−12)y = 2 - 4\left(x - \dfrac12\right), soit y=−4x+4y = -4x + 4.

Au point d'abscisse −12-\dfrac12, on a f ⁣(−12)=−2f\!\left(-\dfrac12\right) = -2 et f′ ⁣(−12)=−4f'\!\left(-\dfrac12\right) = -4. La tangente a pour équation y=−4x−4y = -4x - 4.

Ces deux droites ont le même coefficient directeur : elles sont parallèles.

2.6 Le rectangle d'un mètre carré

Exemple 7. Un rectangle a une aire de 11 mètre carré. Si sa largeur vaut xx mètres, sa longueur vaut f(x)=1xf(x) = \dfrac1x mètre. Pour x=2x = 2, la longueur vaut 0,50{,}5 mètre et f′(2)=−14f'(2) = -\dfrac14. Avec l'approximation linéaire, pour une largeur de 2,12{,}1 mètres : f(2,1)≈0,5−14×0,1=0,475.f(2{,}1) \approx 0{,}5 - \frac14 \times 0{,}1 = 0{,}475. Avec 1010 centimètres de plus en largeur, la longueur perd environ 2,52{,}5 centimètres.

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Exercices 3 et 4

  • Exercice 3 : calculer avec la fonction inverse
  • Exercice 4 : valeurs approchées, vrai ou faux

Exercices du chapitre (PDF, 119 Ko)

Corrigés

Cherche d'abord les exercices sur ta feuille, puis compare avec le corrigé détaillé.

Corrigés du chapitre (PDF, 136 Ko)

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