ملخص Fonctions exponentielles — الثانية باك علوم فيزيائية

ملخص «Fonctions exponentielles» لتلاميذ الثانية باك علوم فيزيائية بالفرنسية والعربية: Fonction exp - Propriétés algébriques - Équations et inéquations - Dérivée et courbe - Limites - Dérivée de eᵘ - Exponentielle de base a. Résumé Fonctions exponentielles — 2ème année Bac sciences physiques.

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

Fonction exponentielle népérienne

Définition Définition

  • $\exp$ est la fonction réciproque de $\ln$ ; $\exp(x)=e^x$ est définie sur $\mathbb{R}$ et $e^x>0$.

$e^x=y\iff x=\ln y$ (avec $y>0$)

  • $e^0=1$ ; $e^1=e$ ; $\ln(e^x)=x$ ; $e^{\ln y}=y$ ($y>0$).

Propriétés algébriques

Formules Pour $a$, $b$ réels et $r\in\mathbb{Q}$

  • $e^{a+b}=e^ae^b$ ; $e^{a-b}=\dfrac{e^a}{e^b}$ ; $e^{-a}=\dfrac{1}{e^a}$ ; $(e^a)^r=e^{ra}$.

Équations et inéquations

Propriété Pour $a$, $b$ réels

$e^a=e^b\iff a=b$ ; $e^a<e^b\iff a<b$

  • $e^x=k$ ($k>0$) $\iff x=\ln k$ ; si $k\leq0$ : pas de solution.
  • On pose souvent $X=e^x$ (avec $X>0$) pour se ramener au second degré.

Dérivée et courbe

Propriété Variations

  • $(e^x)'=e^x$ : $\exp$ est strictement croissante sur $\mathbb{R}$ ; courbe convexe.
  • La courbe de $\exp$ est symétrique de celle de $\ln$ par rapport à $y=x$.
  • Asymptote horizontale $y=0$ en $-\infty$ ; tangente en $(0;1)$ : $y=x+1$ ; $e^x\geq x+1$.

Limites

Formules Limites à connaître

$\lim\limits_{x\to+\infty}e^x=+\infty$ ; $\lim\limits_{x\to-\infty}e^x=0$

  • $\lim\limits_{x\to+\infty}\dfrac{e^x}{x}=+\infty$ ; $\lim\limits_{x\to-\infty}xe^x=0$.
  • $\lim\limits_{x\to+\infty}\dfrac{e^x}{x^n}=+\infty$ ; $\lim\limits_{x\to-\infty}x^ne^x=0$ ($n\in\mathbb{N}^*$).
  • $\lim\limits_{x\to0}\dfrac{e^x-1}{x}=1$.

Dérivée de $e^u$

Formules $u$ dérivable sur $I$

$(e^u)'=u'e^u$ ; une primitive de $u'e^u$ est $e^u$

  • Exemple : une primitive de $xe^{x^2}$ est $\dfrac{1}{2}e^{x^2}$.

Exponentielle de base $a$

Définition Définition ($a>0$)

$a^x=e^{x\ln a}$

  • $(a^x)'=(\ln a)\,a^x$ ; croissante si $a>1$, décroissante si $0<a<1$.
  • Mêmes propriétés algébriques que $e^x$ ; $a^x=y\iff x=\dfrac{\ln y}{\ln a}$ ($a\neq1$, $y>0$).

Erreur fréquente Erreurs fréquentes

  • Écrire $e^{a+b}=e^a+e^b$ : c'est faux.
  • Dériver $e^u$ en $e^u$ en oubliant $u'$.
  • Oublier la condition $X>0$ après le changement $X=e^x$.

À retenir À retenir

  • $e^x>0$ pour tout $x$ ; $\exp$ strictement croissante.
  • En $+\infty$, $e^x$ l'emporte sur $x^n$ ; en $-\infty$, $x^ne^x\to0$.

Astuce Conseil

  • Pour le signe d'une expression avec $e^x$ : $e^x>0$, on étudie seulement l'autre facteur.

النسخة العربية

الدالة الأسية النبيرية

تعريف تعريف

  • $\exp$ هي الدالة العكسية لـ $\ln$ ؛ $\exp(x)=e^x$ معرفة على $\mathbb{R}$ و $e^x>0$.

$e^x=y\iff x=\ln y$ (مع $y>0$)

  • $e^0=1$ ؛ $e^1=e$ ؛ $\ln(e^x)=x$ ؛ $e^{\ln y}=y$ ($y>0$).

الخاصيات الجبرية

صيغ من أجل $a$ و $b$ حقيقيين و $r\in\mathbb{Q}$

  • $e^{a+b}=e^ae^b$ ؛ $e^{a-b}=\dfrac{e^a}{e^b}$ ؛ $e^{-a}=\dfrac{1}{e^a}$ ؛ $(e^a)^r=e^{ra}$.

المعادلات والمتراجحات

خاصية من أجل $a$ و $b$ حقيقيين

$e^a=e^b\iff a=b$ ؛ $e^a<e^b\iff a<b$

  • $e^x=k$ ($k>0$) $\iff x=\ln k$ ؛ إذا كان $k\leq0$ : لا حل.
  • نضع غالباً $X=e^x$ (مع $X>0$) للرجوع إلى معادلة من الدرجة الثانية.

الاشتقاق والمنحنى

خاصية التغيرات

  • $(e^x)'=e^x$ : $\exp$ تزايدية قطعاً على $\mathbb{R}$ ؛ المنحنى محدب.
  • منحنى $\exp$ مماثل لمنحنى $\ln$ بالنسبة للمستقيم $y=x$.
  • مقارب أفقي $y=0$ بجوار $-\infty$ ؛ المماس في $(0;1)$ : $y=x+1$ ؛ $e^x\geq x+1$.

النهايات

صيغ نهايات يجب حفظها

$\lim\limits_{x\to+\infty}e^x=+\infty$ ؛ $\lim\limits_{x\to-\infty}e^x=0$

  • $\lim\limits_{x\to+\infty}\dfrac{e^x}{x}=+\infty$ ؛ $\lim\limits_{x\to-\infty}xe^x=0$.
  • $\lim\limits_{x\to+\infty}\dfrac{e^x}{x^n}=+\infty$ ؛ $\lim\limits_{x\to-\infty}x^ne^x=0$ ($n\in\mathbb{N}^*$).
  • $\lim\limits_{x\to0}\dfrac{e^x-1}{x}=1$.

مشتقة $e^u$

صيغ $u$ قابلة للاشتقاق على $I$

$(e^u)'=u'e^u$ ؛ دالة أصلية لـ $u'e^u$ هي $e^u$

  • مثال : دالة أصلية لـ $xe^{x^2}$ هي $\dfrac{1}{2}e^{x^2}$.

الدالة الأسية للأساس $a$

تعريف تعريف ($a>0$)

$a^x=e^{x\ln a}$

  • $(a^x)'=(\ln a)\,a^x$ ؛ تزايدية إذا كان $a>1$، وتناقصية إذا كان $0<a<1$.
  • نفس الخاصيات الجبرية للدالة $e^x$ ؛ $a^x=y\iff x=\dfrac{\ln y}{\ln a}$ ($a\neq1$، $y>0$).

خطأ شائع أخطاء شائعة

  • كتابة $e^{a+b}=e^a+e^b$ : هذا خطأ.
  • اشتقاق $e^u$ إلى $e^u$ مع نسيان $u'$.
  • نسيان الشرط $X>0$ بعد التغيير $X=e^x$.

للحفظ أحفظ

  • $e^x>0$ لكل $x$ ؛ $\exp$ تزايدية قطعاً.
  • عند $+\infty$، تتغلب $e^x$ على $x^n$ ؛ وعند $-\infty$، $x^ne^x\to0$.

نصيحة نصيحة

  • لدراسة إشارة تعبير يتضمن $e^x$ : $e^x>0$، فندرس العامل الآخر فقط.

فنفس الدرس

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