ملخص Fonctions logarithmes — الثانية باك علوم فيزيائية

ملخص «Fonctions logarithmes» لتلاميذ الثانية باك علوم فيزيائية بالفرنسية والعربية: Logarithme népérien - Propriétés algébriques - Équations et inéquations - Limites - Étude - Dérivée de ln u - Logarithme de base a. Résumé Fonctions logarithmes — 2ème année Bac sciences physiques.

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

Fonction logarithme népérien

Définition Définition

  • $\ln$ est la primitive de $x\mapsto\dfrac{1}{x}$ sur $]0;+\infty[$ qui s'annule en $1$.

$(\forall x>0)\ \ln'(x)=\dfrac{1}{x}$ et $\ln1=0$

  • $\ln e=1$ avec $e\approx2{,}718$.

Propriétés algébriques

Formules Pour $a>0$, $b>0$ et $r\in\mathbb{Q}$

  • $\ln(ab)=\ln a+\ln b$ ; $\ln\dfrac{a}{b}=\ln a-\ln b$ ; $\ln\dfrac{1}{a}=-\ln a$.
  • $\ln(a^r)=r\ln a$ ; $\ln\sqrt{a}=\dfrac{1}{2}\ln a$.

Équations et inéquations

Propriété Pour $a>0$ et $b>0$

$\ln a=\ln b\iff a=b$ ; $\ln a<\ln b\iff a<b$

  • $\ln x=r\iff x=e^r$ ; $\ln x>0\iff x>1$ ; $\ln x<0\iff0<x<1$.

Méthode Résoudre une équation avec $\ln$

1. On détermine l'ensemble de validité (les expressions sous $\ln$ sont strictement positives).

2. On regroupe en $\ln A=\ln B$ (ou $\ln A<\ln B$), puis $A=B$ (ou $A<B$).

3. On garde les solutions qui appartiennent à l'ensemble de validité.

Limites

Formules Limites à connaître

$\lim\limits_{x\to+\infty}\ln x=+\infty$ ; $\lim\limits_{x\to0^+}\ln x=-\infty$

  • $\lim\limits_{x\to+\infty}\dfrac{\ln x}{x}=0$ ; $\lim\limits_{x\to0^+}x\ln x=0$.
  • $\lim\limits_{x\to+\infty}\dfrac{\ln x}{x^n}=0$ ; $\lim\limits_{x\to0^+}x^n\ln x=0$ ($n\in\mathbb{N}^*$).
  • $\lim\limits_{x\to1}\dfrac{\ln x}{x-1}=1$ ; $\lim\limits_{x\to0}\dfrac{\ln(1+x)}{x}=1$.

Étude et représentation graphique

Propriété Variations et courbe

  • $\ln$ est strictement croissante sur $]0;+\infty[$ ; l'axe des ordonnées est asymptote verticale.
  • Branche parabolique de direction l'axe des abscisses ; tangente en $A(1;0)$ : $y=x-1$.
  • $(C)$ est concave et au-dessous de sa tangente : $(\forall x>0)\ \ln x\leq x-1$.

Dérivée de $\ln u$

Formules $u$ dérivable et ne s'annulant pas sur $I$

  • Si $u>0$ sur $I$ : $(\ln u)'=\dfrac{u'}{u}$ ; en général : $(\ln|u|)'=\dfrac{u'}{u}$.

Une primitive de $\dfrac{u'}{u}$ sur $I$ est $\ln|u|$

  • Exemple : une primitive de $\tan x=\dfrac{\sin x}{\cos x}$ sur $]-\dfrac{\pi}{2};\dfrac{\pi}{2}[$ est $-\ln(\cos x)$.

Logarithme de base $a$

Définition Définition ($a>0$, $a\neq1$)

$\log_a(x)=\dfrac{\ln x}{\ln a}$

  • $\log_a(a)=1$ ; $\log_a(a^r)=r$ ; mêmes propriétés algébriques que $\ln$.
  • Logarithme décimal : $\log x=\log_{10}x$ ; $\log10^n=n$.

Erreur fréquente Erreurs fréquentes

  • Oublier l'ensemble de validité avant de résoudre.
  • Écrire $\ln(a+b)=\ln a+\ln b$ : c'est faux.
  • Dériver $\ln u$ en $\dfrac{1}{u}$ en oubliant $u'$.

À retenir À retenir

  • $\ln(ab)=\ln a+\ln b$ ; $\ln$ strictement croissante.
  • $\dfrac{\ln x}{x}\to0$ en $+\infty$ ; $x\ln x\to0$ en $0^+$.

Astuce Conseil

  • Pour le signe de $\ln u$ : on compare $u$ à $1$.

النسخة العربية

دالة اللوغاريتم النبيري

تعريف تعريف

  • $\ln$ هي الدالة الأصلية للدالة $x\mapsto\dfrac{1}{x}$ على $]0;+\infty[$ التي تنعدم في $1$.

$(\forall x>0)\ \ln'(x)=\dfrac{1}{x}$ و $\ln1=0$

  • $\ln e=1$ مع $e\approx2{,}718$.

الخاصيات الجبرية

صيغ من أجل $a>0$ و $b>0$ و $r\in\mathbb{Q}$

  • $\ln(ab)=\ln a+\ln b$ ؛ $\ln\dfrac{a}{b}=\ln a-\ln b$ ؛ $\ln\dfrac{1}{a}=-\ln a$.
  • $\ln(a^r)=r\ln a$ ؛ $\ln\sqrt{a}=\dfrac{1}{2}\ln a$.

المعادلات والمتراجحات

خاصية من أجل $a>0$ و $b>0$

$\ln a=\ln b\iff a=b$ ؛ $\ln a<\ln b\iff a<b$

  • $\ln x=r\iff x=e^r$ ؛ $\ln x>0\iff x>1$ ؛ $\ln x<0\iff0<x<1$.

طريقة حل معادلة تتضمن $\ln$

1. نحدد مجموعة الصلاحية (التعابير داخل $\ln$ موجبة قطعاً).

2. نجمع على شكل $\ln A=\ln B$ (أو $\ln A<\ln B$)، ثم $A=B$ (أو $A<B$).

3. نحتفظ بالحلول التي تنتمي إلى مجموعة الصلاحية.

النهايات

صيغ نهايات يجب حفظها

$\lim\limits_{x\to+\infty}\ln x=+\infty$ ؛ $\lim\limits_{x\to0^+}\ln x=-\infty$

  • $\lim\limits_{x\to+\infty}\dfrac{\ln x}{x}=0$ ؛ $\lim\limits_{x\to0^+}x\ln x=0$.
  • $\lim\limits_{x\to+\infty}\dfrac{\ln x}{x^n}=0$ ؛ $\lim\limits_{x\to0^+}x^n\ln x=0$ ($n\in\mathbb{N}^*$).
  • $\lim\limits_{x\to1}\dfrac{\ln x}{x-1}=1$ ؛ $\lim\limits_{x\to0}\dfrac{\ln(1+x)}{x}=1$.

الدراسة والتمثيل المبياني

خاصية التغيرات والمنحنى

  • $\ln$ تزايدية قطعاً على $]0;+\infty[$ ؛ محور الأراتيب مقارب عمودي.
  • فرع شلجمي في اتجاه محور الأفاصيل ؛ المماس في $A(1;0)$ : $y=x-1$.
  • $(C)$ مقعر وتحت مماسه : $(\forall x>0)\ \ln x\leq x-1$.

مشتقة $\ln u$

صيغ $u$ قابلة للاشتقاق ولا تنعدم على $I$

  • إذا كانت $u>0$ على $I$ : $(\ln u)'=\dfrac{u'}{u}$ ؛ وبصفة عامة : $(\ln|u|)'=\dfrac{u'}{u}$.

دالة أصلية لـ $\dfrac{u'}{u}$ على $I$ هي $\ln|u|$

  • مثال : دالة أصلية لـ $\tan x=\dfrac{\sin x}{\cos x}$ على $]-\dfrac{\pi}{2};\dfrac{\pi}{2}[$ هي $-\ln(\cos x)$.

اللوغاريتم للأساس $a$

تعريف تعريف ($a>0$، $a\neq1$)

$\log_a(x)=\dfrac{\ln x}{\ln a}$

  • $\log_a(a)=1$ ؛ $\log_a(a^r)=r$ ؛ نفس الخاصيات الجبرية للدالة $\ln$.
  • اللوغاريتم العشري : $\log x=\log_{10}x$ ؛ $\log10^n=n$.

خطأ شائع أخطاء شائعة

  • نسيان مجموعة الصلاحية قبل الحل.
  • كتابة $\ln(a+b)=\ln a+\ln b$ : هذا خطأ.
  • اشتقاق $\ln u$ إلى $\dfrac{1}{u}$ مع نسيان $u'$.

للحفظ أحفظ

  • $\ln(ab)=\ln a+\ln b$ ؛ $\ln$ تزايدية قطعاً.
  • $\dfrac{\ln x}{x}\to0$ عند $+\infty$ ؛ $x\ln x\to0$ عند $0^+$.

نصيحة نصيحة

  • لدراسة إشارة $\ln u$ : نقارن $u$ مع $1$.

فنفس الدرس

← كل الدروس والفروض ديال الثانية باك علوم فيزيائية