Mathématiques : 2Bac SMA-SMB

Séance 5-1-1 : Fonctions exponentielles - Partie 1 (Cours)

 

 

Professeur : Mr CHEDDADI Haitam

 

Sommaire

 

I- Fonction exponentielle népérienne

1-1/ Définition et propriétés élémentaires

1-2/ Propriétés algébriques

1-3/ Une autre écriture de la fonction exp

1-4/ Dérivée de la fonction exponentielle népérienne

1-5/ Limites fondamentales

 


 

1-1/ Définition et propriétés élémentaires

Définition 1

La fonction réciproque de la fonction logarithme népérienne est appelée la fonction exponentielle népérienne (ou la fonction exponentielle), et on la note exp.

Remarques

La fonction ln est une bijection de ℝ+* vers ℝ : ∀β∈ℝ ∃!α∈ℝ+* β=lnα

Par définition de la fonction exp : ∀x∈ℝ ∀y∈ℝ+* y=expx⇔x=lny

exp0=1 et exp1=e car ln1=0 et lne=1.

 

 

Proposition 1

La fonction exp est une bijection de ℝ dans ℝ+*.

La fonction exp est continue et strictement croissante sur ℝ.

On a pour tout x∈ℝ : expx>0 et lnexpx=x.

On a pour tout x∈ℝ+* : explnx=x.

Corollaire

Pour tout x,y∈ℝ2 : expx=expy⇔x=y et expx<expy⇔x<y.

Pour tout x∈ℝ : expx=1⇔x=0 et expx<1⇔x<0 et expx>1⇔x>0.

 

 

1-2/ Propriétés algébriques

Proposition 2

Pour tous réels x et y, on a : expx+y=expx×expy

 

 

Proposition 3

Pour tout n∈ℕ* et pour tous réels x1,x2,....,xn, on a :

expx1+x2+....+xn=expx1×expx2×....×expxn

c’est-à-dire :

exp∑k=1nxk=∏k=1nexpxk

 

 

Proposition 4

Soit x et y deux nombres réels, et r un nombre rationnel.

Alors :

exp-x=1expx  ;  expx-y=expxexpy  ;  exprx=expxr

 

 

1-3/ Une autre écriture de la fonction exp

On a exp(1)=e.

On a déjà vu que pour tout x∈ℝ et pour tout r∈ℚ : exprx=expxr

En particulier pour x=1 : exp(r)=(exp(1))r=er

On prolongera cette écriture en notant pour tout x∈ℝ : exp(x)=ex

Remarquons enfin que cette nouvelle notation est compatible avec les notations des puissances connues.

Avec cette nouvelle notation, on résumera les résultats vus précédemment comme suit :

∀x∈ℝ∀y∈ℝ+* : y=ex⇔x=lny∀x∈ℝ : ex>0∀x∈ℝ : lnex=x∀x∈ℝ+* : elnx=x∀x,y∈ℝ : ex=ey⇔x=y et ex<ey⇔x<y∀x,y∈ℝ : ex+y=ex×ey et ex-y=exey∀x,y∈ℝ∀r∈ℚ : erx=exr

 

 

1-4/ Dérivée de la fonction exponentielle népérienne

Proposition 5

La fonction exp est dérivable sur ℝ, et on a : ∀x∈ℝ exp'x=expx

Ce qui s'écrit aussi : ∀x∈ℝ ex'=ex

 

 

Proposition 6

Si u est une fonction dérivable sur un intervalle I alors la fonction x↦eux est dérivable sur I et on a :

∀x∈I eux'=u'x.eux

Corollaire

Soit u une fonction dérivable sur un intervalle I.

Les primitives de la fonction x↦u'x.eux sur I sont les fonctions de la forme x↦eux+λ où λ est une constante réelle.

 

 

1-5/ Limites fondamentales

Proposition 7

On a les limites fondamentales suivantes :

limx→+∞ex=+∞  ;  limx→-∞ex=0  ;  limx→+∞exx=+∞

limx→-∞xex=0   ;   limx→0ex-1x=1

Si α est un réel non nul alors :

limx→0eαx-1x=α   ;   limx→αex-eαx-α=eα

 

 

Proposition 8

Pour tout entier naturel n, on a :

limx→+∞exxn=+∞ limx→-∞xnex=0 limx→+∞xne-x=0