ملخص Dérivabilité d'une fonction numérique — الثانية باك علوم فيزيائية

ملخص «Dérivabilité d'une fonction numérique» لتلاميذ الثانية باك علوم فيزيائية بالفرنسية والعربية: Nombre dérivé - Tangente - Demi-tangentes - Dérivées usuelles - Composée - Réciproque - Monotonie - Concavité. Résumé Dérivabilité d'une fonction numérique — 2ème année Bac sciences physiques.

📖 حل فـ MathsClick (الورقة بخط اليد، بالعربية والفرنسية)

Dérivabilité en un point

Définition Définition

$f$ est dérivable en $a$ $\iff$ $\lim\limits_{x\to a}\dfrac{f(x)-f(a)}{x-a}=\ell\in\mathbb{R}$ ; on note $f'(a)=\ell$.

  • À droite : $\lim\limits_{x\to a^+}\dfrac{f(x)-f(a)}{x-a}=f'_d(a)$ ; à gauche : $f'_g(a)$.
  • $f$ dérivable en $a$ $\iff$ dérivable à droite et à gauche avec $f'_d(a)=f'_g(a)$.

Remarque Remarque

[!] Si $f$ est dérivable en $a$ alors $f$ est continue en $a$ (la réciproque est fausse : $|x|$ en $0$).

Interprétation géométrique

Propriété Tangente

$(T)\ :\ y=f'(a)(x-a)+f(a)$

  • $f'_d(a)\neq f'_g(a)$ : point anguleux (deux demi-tangentes).
  • Si $\lim\limits_{x\to a^+}\dfrac{f(x)-f(a)}{x-a}=\pm\infty$ : demi-tangente verticale en $A(a;f(a))$.

Méthode Approximation affine

  • Pour $h$ proche de $0$ : $f(a+h)\approx f(a)+hf'(a)$.

>> Exemple : $\sqrt{4{,}02}\approx2+0{,}02\times\dfrac{1}{4}=2{,}005$.

Dérivées usuelles et opérations

| $f(x)$ | $k$ | $x^n$ | $\sqrt{x}$ | $\dfrac{1}{x}$ | $\sin x$ | $\cos x$ | $\tan x$ |

| $f'(x)$ | $0$ | $nx^{n-1}$ | $\dfrac{1}{2\sqrt{x}}$ | $-\dfrac{1}{x^2}$ | $\cos x$ | $-\sin x$ | $1+\tan^2x$ |

Formules Opérations

  • $(u+v)'=u'+v'$ ; $(ku)'=ku'$ ; $(uv)'=u'v+uv'$.
  • $\left(\dfrac{1}{v}\right)'=-\dfrac{v'}{v^2}$ ; $\left(\dfrac{u}{v}\right)'=\dfrac{u'v-uv'}{v^2}$.
  • $\left(u^n\right)'=nu'u^{n-1}$ ; $\left(\sqrt{u}\right)'=\dfrac{u'}{2\sqrt{u}}$ ($u>0$).

Composée : $\left(v\circ u\right)'(x)=u'(x)\times v'\left(u(x)\right)$ ; $\left(\sin(ax+b)\right)'=a\cos(ax+b)$.

Réciproque et racine n-ième

Théorème Dérivée de la réciproque

Si $f$ est dérivable en $a$, $f'(a)\neq0$ et $b=f(a)$ alors $\left(f^{-1}\right)'(b)=\dfrac{1}{f'(a)}=\dfrac{1}{f'\left(f^{-1}(b)\right)}$

  • Si $f'(a)=0$ : $(C_{f^{-1}})$ admet une tangente verticale au point $(b;a)$.

Formules Racine n-ième et puissance rationnelle

  • $\left(\sqrt[n]{x}\right)'=\dfrac{1}{n\sqrt[n]{x^{n-1}}}$ pour $x>0$.
  • $\left(\sqrt[n]{u}\right)'=\dfrac{u'}{n\sqrt[n]{u^{n-1}}}$ ($u>0$) ; $\left(u^r\right)'=ru'u^{r-1}$ ($r\in\mathbb{Q}^*$, $u>0$).

Monotonie et extremums

Propriété Signe de la dérivée

  • $f'\geq0$ sur $I$ (nulle en des points isolés) $\Rightarrow$ $f$ strictement croissante sur $I$.
  • $f'\leq0$ sur $I$ (nulle en des points isolés) $\Rightarrow$ $f$ strictement décroissante sur $I$.

Si $f'$ s'annule en $a$ en changeant de signe, $f(a)$ est un extremum local.

Méthode Étudier les variations

  • Étape 1 : calculer $f'(x)$ et la factoriser.
  • Étape 2 : étudier le signe de $f'(x)$ (tableau de signes).
  • Étape 3 : en déduire le tableau de variations avec les limites et les extremums.

Concavité et points d'inflexion

Propriété Dérivée seconde

  • $f''\geq0$ sur $I$ : $(C_f)$ est convexe (au-dessus de ses tangentes).
  • $f''\leq0$ sur $I$ : $(C_f)$ est concave (au-dessous de ses tangentes).

Si $f''$ s'annule en $a$ en changeant de signe : $A(a;f(a))$ est un point d'inflexion.

À retenir Je retiens

  • Dérivable $\Rightarrow$ continue (pas l'inverse).
  • Tangente : $y=f'(a)(x-a)+f(a)$.
  • $\left(f^{-1}\right)'(b)=\dfrac{1}{f'(a)}$ avec $b=f(a)$.

النسخة العربية

قابلية الاشتقاق في نقطة

تعريف تعريف

$f$ قابلة للاشتقاق في $a$ $\iff$ $\lim\limits_{x\to a}\dfrac{f(x)-f(a)}{x-a}=\ell\in\mathbb{R}$ ؛ نرمز $f'(a)=\ell$.

  • على اليمين : $\lim\limits_{x\to a^+}\dfrac{f(x)-f(a)}{x-a}=f'_d(a)$ ؛ على اليسار : $f'_g(a)$.
  • $f$ قابلة للاشتقاق في $a$ $\iff$ قابلة للاشتقاق على اليمين وعلى اليسار مع $f'_d(a)=f'_g(a)$.

ملاحظة ملاحظة

[!] إذا كانت $f$ قابلة للاشتقاق في $a$ فإنها متصلة في $a$ (العكس خاطئ : $|x|$ في $0$).

التأويل الهندسي

خاصية المماس

$(T)\ :\ y=f'(a)(x-a)+f(a)$

  • $f'_d(a)\neq f'_g(a)$ : نقطة مزواة (نصفا مماس).
  • إذا كان $\lim\limits_{x\to a^+}\dfrac{f(x)-f(a)}{x-a}=\pm\infty$ : نصف مماس عمودي في $A(a;f(a))$.

طريقة التقريب التآلفي

  • لكل $h$ قريب من $0$ : $f(a+h)\approx f(a)+hf'(a)$.

>> مثال : $\sqrt{4{,}02}\approx2+0{,}02\times\dfrac{1}{4}=2{,}005$.

المشتقات الاعتيادية والعمليات

| $f(x)$ | $k$ | $x^n$ | $\sqrt{x}$ | $\dfrac{1}{x}$ | $\sin x$ | $\cos x$ | $\tan x$ |

| $f'(x)$ | $0$ | $nx^{n-1}$ | $\dfrac{1}{2\sqrt{x}}$ | $-\dfrac{1}{x^2}$ | $\cos x$ | $-\sin x$ | $1+\tan^2x$ |

صيغ العمليات

  • $(u+v)'=u'+v'$ ؛ $(ku)'=ku'$ ؛ $(uv)'=u'v+uv'$.
  • $\left(\dfrac{1}{v}\right)'=-\dfrac{v'}{v^2}$ ؛ $\left(\dfrac{u}{v}\right)'=\dfrac{u'v-uv'}{v^2}$.
  • $\left(u^n\right)'=nu'u^{n-1}$ ؛ $\left(\sqrt{u}\right)'=\dfrac{u'}{2\sqrt{u}}$ ($u>0$).

المركب : $\left(v\circ u\right)'(x)=u'(x)\times v'\left(u(x)\right)$ ؛ $\left(\sin(ax+b)\right)'=a\cos(ax+b)$.

الدالة العكسية والجذر من الرتبة n

مبرهنة مشتقة الدالة العكسية

إذا كانت $f$ قابلة للاشتقاق في $a$ و $f'(a)\neq0$ و $b=f(a)$ فإن $\left(f^{-1}\right)'(b)=\dfrac{1}{f'(a)}=\dfrac{1}{f'\left(f^{-1}(b)\right)}$

  • إذا كان $f'(a)=0$ : $(C_{f^{-1}})$ يقبل مماساً عمودياً في النقطة $(b;a)$.

صيغ الجذر من الرتبة n والقوة الجذرية

  • $\left(\sqrt[n]{x}\right)'=\dfrac{1}{n\sqrt[n]{x^{n-1}}}$ لكل $x>0$.
  • $\left(\sqrt[n]{u}\right)'=\dfrac{u'}{n\sqrt[n]{u^{n-1}}}$ ($u>0$) ؛ $\left(u^r\right)'=ru'u^{r-1}$ ($r\in\mathbb{Q}^*$ و $u>0$).

الرتابة والمطاريف

خاصية إشارة المشتقة

  • $f'\geq0$ على $I$ (تنعدم في نقط معزولة) $\Rightarrow$ $f$ تزايدية قطعاً على $I$.
  • $f'\leq0$ على $I$ (تنعدم في نقط معزولة) $\Rightarrow$ $f$ تناقصية قطعاً على $I$.

إذا انعدمت $f'$ في $a$ مع تغيير إشارتها فإن $f(a)$ مطراف محلي.

طريقة دراسة التغيرات

  • المرحلة 1 : نحسب $f'(x)$ ونعمّلها.
  • المرحلة 2 : ندرس إشارة $f'(x)$ (جدول الإشارة).
  • المرحلة 3 : نستنتج جدول التغيرات مع النهايات والمطاريف.

التقعر ونقط الانعطاف

خاصية المشتقة الثانية

  • $f''\geq0$ على $I$ : $(C_f)$ محدب (فوق مماساته).
  • $f''\leq0$ على $I$ : $(C_f)$ مقعر (تحت مماساته).

إذا انعدمت $f''$ في $a$ مع تغيير إشارتها : $A(a;f(a))$ نقطة انعطاف.

للحفظ أحفظ

  • قابلة للاشتقاق $\Rightarrow$ متصلة (والعكس غير صحيح).
  • المماس : $y=f'(a)(x-a)+f(a)$.
  • $\left(f^{-1}\right)'(b)=\dfrac{1}{f'(a)}$ مع $b=f(a)$.

فنفس الدرس

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