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Maths complémentaires — Analyse

Fonctions : dérivation et continuité

Rappels et approfondissements sur la dérivation, le théorème des valeurs intermédiaires et la continuité

Résumé synthétiqueFiche en 5 sectionsQuiz de 10 questionsGratuit, sans pub

Résumé

Dériver, c'est mesurer comment une fonction varie à chaque instant : le nombre dérivé $f'(a)$ est la pente de la tangente à la courbe au point d'abscisse $a$. Ce chapitre réactive les formules de dérivation de Première (puissances, produit, quotient, composée) et les met au service de l'étude des fonctions : le signe de $f'$ donne les variations de $f$, et l'annulation de $f'$ repère les extremums. On y ajoute deux notions clés de Terminale : la continuité (tracer la courbe sans lever le crayon) et le théorème des valeurs intermédiaires, qui garantit qu'une fonction continue changeant de signe s'annule au moins une fois. Exemple fil rouge : $f(x) = x^3 - 2x - 5$ vérifie $f(2) < 0$ et $f(3) > 0$, donc l'équation $f(x) = 0$ a une solution entre $2$ et $3$.

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Questions fréquentes

Les points clés à retenir sur Fonctions : dérivation et continuité, extraits du quiz de révision.

Quelle est la dérivée de $f(x) = x^3 - 4x + 1$ ?
Réponse :
$3x^2 - 4$
On dérive terme à terme : $(x^3)' = 3x^2$, $(-4x)' = -4$, $(1)' = 0$. Donc $f'(x) = 3x^2 - 4$.
Si $f'(x) > 0$ sur un intervalle, alors $f$ y est :
Réponse :
Strictement croissante
Le signe de la dérivée donne le sens de variation : $f' > 0 \Rightarrow f$ strictement croissante.
L'équation de la tangente à $f(x) = x^2$ en $x = 3$ est :
Réponse :
$y = 6x - 9$
$f(3) = 9$ et $f'(x) = 2x$ donne $f'(3) = 6$. Tangente : $y = 6(x - 3) + 9 = 6x - 18 + 9 = 6x - 9$.
Une fonction dérivable en un point est-elle nécessairement continue en ce point ?
Réponse :
Oui, toujours
Toute fonction dérivable en un point y est continue. La réciproque est fausse : $|x|$ est continue en $0$ mais non dérivable.
La dérivée de $g(x) = \dfrac{2x + 1}{x - 3}$ est :
Réponse :
$\dfrac{-7}{(x - 3)^2}$
Formule du quotient : $g'(x) = \dfrac{2(x - 3) - (2x + 1) \times 1}{(x - 3)^2} = \dfrac{2x - 6 - 2x - 1}{(x - 3)^2} = \dfrac{-7}{(x - 3)^2}$.
Quelle est la dérivée de $h(x) = \sqrt{2x + 5}$ ?
Réponse :
$\dfrac{1}{\sqrt{2x + 5}}$
Avec $\big(\sqrt{u}\big)' = \dfrac{u'}{2\sqrt{u}}$ et $u = 2x + 5$, $u' = 2$ : $h'(x) = \dfrac{2}{2\sqrt{2x + 5}} = \dfrac{1}{\sqrt{2x + 5}}$.
Que vaut $(u\,v)'$ ?
Réponse :
$u'v + uv'$
La dérivée d'un produit est $(uv)' = u'v + uv'$ : deux termes additionnés. L'écriture $u'v'$ est fausse.
$f(x) = x^3 - 3x + 1$ est continue, $f(0) = 1$ et $f(1) = -1$. Que conclure ?
Réponse :
$f$ a une racine dans $]0\,;1[$ par le TVI
$f$ est continue et change de signe ($f(0) > 0$, $f(1) < 0$) : par le TVI, il existe $c \in \,]0\,;1[$ tel que $f(c) = 0$.
La méthode de dichotomie sert à :
Réponse :
Encadrer une racine d'une équation $f(x) = 0$
La dichotomie s'appuie sur le TVI : on coupe l'intervalle en deux à chaque étape pour encadrer de plus en plus précisément la racine.
$f(x) = x^4 - 2x^2$. Sa dérivée s'annule pour $x = $ :
Réponse :
$0$, $1$ et $-1$
$f'(x) = 4x^3 - 4x = 4x(x - 1)(x + 1)$ s'annule en $x = 0$, $x = 1$ et $x = -1$ (minimums en $\pm 1$, maximum local en $0$).