Si u u u et v v v deux fonctions dérivables respectivement sur les intervalles I I I et J J J tel que : v ( J ) ⊂ I v(J) \subset I v ( J ) ⊂ I alors : la fonction u ∘ v u\circ v u ∘ v est dérivable sur I I I et ∀ x ∈ I : u ∘ v ′ ( x ) = v ′ ( x ) × u ′ ( v ( x ) ) \forall x\in I~:~u\circ v'(x)=v'(x)\times u'(v(x)) ∀ x ∈ I : u ∘ v ′ ( x ) = v ′ ( x ) × u ′ ( v ( x ))
Exercice 4
Déterminer la fonction dérivée :
f f f la fonction définie sur R \R R par : f ( x ) = s i n ( x 2 + x + 1 ) f(x)=sin(x^2+x+1) f ( x ) = s in ( x 2 + x + 1 )
g g g la fonction définie sur R \R R par : g ( x ) = x 2 + 1 g(x)=\sqrt{x^2+1} g ( x ) = x 2 + 1
h h h la fonction définie sur R \R R par : h ( x ) = ( c o s ( x ) + 1 ) 3 h(x)=(cos(x)+1)^3 h ( x ) = ( cos ( x ) + 1 ) 3
Correction
Correction
f ( x ) = s i n ( x 2 + x + 1 ) f(x)=sin(x^2+x+1) f ( x ) = s in ( x 2 + x + 1 )
La fonction f f f est dérivable sur R \R R comme composé de deux fonctions dérivables sur R \R R
(u : x ↦ s i n ( x ) u:x\mapsto sin(x) u : x ↦ s in ( x ) et v : x ↦ x 2 + x + 1 v:x \mapsto x^2+x+1 v : x ↦ x 2 + x + 1 )
f ( x ) = u ∘ v ( x ) f(x)=u\circ v(x) f ( x ) = u ∘ v ( x )
( ∀ x ∈ R ) ; { u ′ ( x ) = c o s ( x ) v ′ ( x ) = 2 x + 1 (\forall x\in\R) ~;~\left\{
\begin{matrix}
u'(x)=cos(x) \\
v'(x)=2x+1
\end{matrix}
\right. ( ∀ x ∈ R ) ; { u ′ ( x ) = cos ( x ) v ′ ( x ) = 2 x + 1
( ∀ x ∈ R ) ; f ′ ( x ) = u ∘ v ′ ( x ) = v ′ ( x ) × u ′ ( v ( x ) ) = ( 2 x + 1 ) c o s ( x 2 + x + 1 ) \begin{align*}
(\forall x\in\R) ~;~ f'(x)&=u\circ v'(x) \\
&=v'(x)\times u'(v(x)) \\
&=(2x+1)cos(x^2+x+1)
\end{align*} ( ∀ x ∈ R ) ; f ′ ( x ) = u ∘ v ′ ( x ) = v ′ ( x ) × u ′ ( v ( x )) = ( 2 x + 1 ) cos ( x 2 + x + 1 )
g ( x ) = x 2 + 1 g(x)=\sqrt{x^2+1} g ( x ) = x 2 + 1
La fonction g g g est dérivable sur R \R R comme composé de deux fonctions dérivables sur R \R R
(u : x ↦ x u:x\mapsto \sqrt{x} u : x ↦ x et v : x ↦ x 2 + 1 v: x\mapsto x^2+1 v : x ↦ x 2 + 1 )
g ( x ) = u ∘ v ( x ) g(x)=u\circ v(x) g ( x ) = u ∘ v ( x )
( ∀ x ∈ R ) ; { u ′ ( x ) = 1 2 x v ′ ( x ) = 2 x (\forall x\in\R) ~;~\left\{
\begin{matrix}
u'(x)=\frac{1}{2\sqrt{x}} \\
v'(x)=2x
\end{matrix}
\right. ( ∀ x ∈ R ) ; { u ′ ( x ) = 2 x 1 v ′ ( x ) = 2 x
( ∀ x ∈ R ) ; g ′ ( x ) = u ∘ v ′ ( x ) = v ′ ( x ) × u ′ ( v ( x ) ) = ( 2 x ) × 1 2 x 2 + 1 = x x 2 + 1 \begin{align*}
(\forall x\in\R) ~;~ g'(x)&=u\circ v'(x) \\
&=v'(x)\times u'(v(x)) \\
&=(2x)\times \frac{1}{2\sqrt{x^2+1}} \\
&= \frac{x}{\sqrt{x^2+1}}
\end{align*} ( ∀ x ∈ R ) ; g ′ ( x ) = u ∘ v ′ ( x ) = v ′ ( x ) × u ′ ( v ( x )) = ( 2 x ) × 2 x 2 + 1 1 = x 2 + 1 x
on peut utiliser la propriété : ( g ) ′ = g ′ 2 g (\sqrt{g})'=\dfrac{g'}{2\sqrt{g}} ( g ) ′ = 2 g g ′
g ′ ( x ) = ( x 2 + 1 ) ′ 2 x 2 + 1 = x x 2 + 1 g'(x)=\frac{(x^2+1)'}{2\sqrt{x^2+1}}=\frac{x}{\sqrt{x^2+1}} g ′ ( x ) = 2 x 2 + 1 ( x 2 + 1 ) ′ = x 2 + 1 x
h ( x ) = ( c o s ( x ) + 1 ) 3 h(x)=(cos(x)+1)^3 h ( x ) = ( cos ( x ) + 1 ) 3
La fonction h h h est dérivable sur R \R R comme composé de deux fonctions dérivables
u : x ↦ x 3 et v : x ↦ cos x + 1 u:x\mapsto x^3~~ \text{ et }~~ v:x\mapsto \cos x+1 u : x ↦ x 3 et v : x ↦ cos x + 1
h ( x ) = u ∘ v ( x ) h(x)=u\circ v(x) h ( x ) = u ∘ v ( x )
h ′ ( x ) = v ′ ( x ) × u ′ ( v ( x ) ) h'(x)=v'(x)\times u'(v(x)) h ′ ( x ) = v ′ ( x ) × u ′ ( v ( x ))
u ′ ( x ) = 3 x 2 et v ′ ( x ) = − sin x u'(x)=3x^2 ~~ \text{ et }~~ v'(x)=-\sin x u ′ ( x ) = 3 x 2 et v ′ ( x ) = − sin x
u ′ ( v ( x ) ) = 3 ( cos x + 1 ) 2 u'(v(x))=3(\cos x+1)^2 u ′ ( v ( x )) = 3 ( cos x + 1 ) 2
h ′ ( x ) = v ′ ( x ) × u ′ ( v ( x ) ) = − 3 sin x ( cos x + 1 ) 2 \begin{align*}
h'(x) &=v'(x)\times u'(v(x)) \\
&=-3\sin x (\cos x+1)^2
\end{align*} h ′ ( x ) = v ′ ( x ) × u ′ ( v ( x )) = − 3 sin x ( cos x + 1 ) 2
On peut utilier la propriété : Si f f f est dérivable sur un intervalle I I I et soit n ∈ N n\in\N n ∈ N alors ( f n ) ′ = n f ′ f n − 1 (f^n)'=nf'f^{n-1} ( f n ) ′ = n f ′ f n − 1
pour h : x ↦ ( cos x + 1 ) 3 h:x\mapsto (\cos x+1)^3 h : x ↦ ( cos x + 1 ) 3 on a :
h ′ ( x ) = 3 ( cos x + 1 ) ′ . ( cos x + 1 ) 3 − 1 = − 3 sin x ( cos x + 1 ) 2 \begin{align*}
h'(x)&=3(\cos x+1)'.(\cos x+1)^{3-1}\\
&=-3\sin x (\cos x+1)^2
\end{align*} h ′ ( x ) = 3 ( cos x + 1 ) ′ . ( cos x + 1 ) 3 − 1 = − 3 sin x ( cos x + 1 ) 2