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Leçon 2

Nombre dérivé

Vidéo 2 : Nombre dérivé · 4 min 24 s · sous-titres en français

Le cours écrit

2.1 Le taux de variation avec hh

Pour rapprocher les deux points, on garde aa et on écrit le deuxième nombre a+ha + h, où h=b−ah = b - a. Le taux de variation de ff entre aa et a+ha + h s'écrit f(a+h)−f(a)h,avec h≠0.\frac{f(a + h) - f(a)}{h}, \quad \text{avec } h \neq 0.

Le nombre hh peut être positif ou négatif : le deuxième point est alors à droite ou à gauche du premier. Ici, aa est un nombre fixé, et c'est hh que l'on fait varier.

2.2 Quand hh se rapproche de 00

Exemple 6. Pour la fonction carré et a=1a = 1, le taux vaut (1+h)2−1h\dfrac{(1 + h)^2 - 1}{h}.

hh 11 0,50{,}5 0,10{,}1 0,010{,}01 0,0010{,}001 −0,1-0{,}1 −0,01-0{,}01 −0,001-0{,}001
taux 33 2,52{,}5 2,12{,}1 2,012{,}01 2,0012{,}001 1,91{,}9 1,991{,}99 1,9991{,}999

Plus hh est proche de 00, plus le taux est proche de 22, des deux côtés.

Le calcul l'explique. Pour h≠0h \neq 0 : (1+h)2−1h=1+2h+h2−1h=2h+h2h=h(2+h)h=2+h.\frac{(1 + h)^2 - 1}{h} = \frac{1 + 2h + h^2 - 1}{h} = \frac{2h + h^2}{h} = \frac{h(2 + h)}{h} = 2 + h. Quand hh se rapproche de 00, 2+h2 + h se rapproche de 22.

Attention. On ne peut pas remplacer hh par 00 dans le quotient de départ : on obtiendrait 00\dfrac00, qui n'a pas de sens. On simplifie d'abord par hh, puis on regarde ce que devient le résultat.

2.3 Le nombre dérivé

Nombre dérivé. Quand hh se rapproche de 00, si le taux de variation f(a+h)−f(a)h\dfrac{f(a + h) - f(a)}{h} se rapproche d'un nombre, ce nombre est appelé nombre dérivé de ff en aa. On dit que c'est la limite du taux de variation. On le note f′(a)f'(a), et on lit « ff prime de aa ».

Pour la fonction carré, on a donc f′(1)=2f'(1) = 2.

Le programme s'en tient à cette idée intuitive, sans définition formelle de la limite. Toutes les fonctions de ce chapitre sont assez régulières pour que ce nombre existe.

Le nombre dérivé est un taux de variation en un point. La suite du chapitre montre qu'il se lit comme une pente, une vitesse ou un coût.

2.4 La méthode de calcul

  1. Calculer la différence f(a+h)−f(a)f(a + h) - f(a) et la réduire.
  2. Diviser par hh, qui n'est pas nul, et simplifier.
  3. Regarder de quel nombre le résultat se rapproche quand hh se rapproche de 00.

Exemple 7 (second degré). Soit g(x)=x2−3xg(x) = x^2 - 3x et a=2a = 2. On a g(2)=4−6=−2g(2) = 4 - 6 = -2 et g(2+h)=(2+h)2−3(2+h)=4+4h+h2−6−3h=h2+h−2.g(2 + h) = (2 + h)^2 - 3(2 + h) = 4 + 4h + h^2 - 6 - 3h = h^2 + h - 2. Donc g(2+h)−g(2)=h2+hg(2 + h) - g(2) = h^2 + h, et pour h≠0h \neq 0, h2+hh=h+1\dfrac{h^2 + h}{h} = h + 1. Ce taux se rapproche de 11 : g′(2)=1g'(2) = 1.

Exemple 8 (fonction inverse). Soit f(x)=1xf(x) = \dfrac1x et a=2a = 2. On réduit au même dénominateur : f(2+h)−f(2)=12+h−12=2−(2+h)2(2+h)=−h2(2+h).f(2 + h) - f(2) = \frac{1}{2 + h} - \frac12 = \frac{2 - (2 + h)}{2(2 + h)} = \frac{-h}{2(2 + h)}. Pour h≠0h \neq 0, le taux vaut −12(2+h)\dfrac{-1}{2(2 + h)}. Le dénominateur se rapproche de 44, donc le taux se rapproche de −14-\dfrac14 : f′(2)=−14f'(2) = -\dfrac14.

Exemple 9 (fonction affine). Pour f(x)=mx+pf(x) = mx + p, le taux vaut toujours mm (leçon 1) : le nombre dérivé en aa vaut mm, pour tout aa.

Lire le cours complet du chapitre

Exercices 3 et 4

  • Exercice 3 : calculer un nombre dérivé
  • Exercice 4 : des valeurs à la conjecture

Exercices du chapitre (PDF, 142 Ko)

Corrigés

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

Corrigés du chapitre (PDF, 134 Ko)

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