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Maths (Spé) — Analyse

Logarithme népérien

Définition, propriétés algébriques, dérivation, équations et inéquations logarithmiques

Résumé synthétiqueFiche en 4 sectionsQuiz de 15 questionsGratuit, sans pub

Résumé

Le logarithme népérien $\ln$ est la fonction réciproque de l'exponentielle : ce que $e^x$ construit, $\ln$ le défait. Défini sur $]0\,;+\infty[$, il est gouverné par l'équivalence clé $y = \ln x \Leftrightarrow x = e^y$, avec ses deux valeurs phares $\ln 1 = 0$ et $\ln e = 1$. Sa magie : il transforme les produits en sommes ($\ln(ab) = \ln a + \ln b$), les quotients en différences et les puissances en produits ($\ln(a^n) = n\ln a$) — c'est l'outil qui « casse » les exposants et résout les équations où l'inconnue est en puissance. Sa dérivée est d'une simplicité redoutable : $(\ln x)' = \dfrac{1}{x}$, et plus généralement $(\ln u)' = \dfrac{u'}{u}$. Strictement croissante, $\ln$ passe de $-\infty$ (en $0^+$) à $+\infty$, mais grimpe très lentement : par croissances comparées, il est battu par toute puissance de $x$. De la décroissance radioactive au temps de doublement d'un capital, le logarithme est partout où l'on cherche un exposant inconnu.

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Questions fréquentes

Les points clés à retenir sur Logarithme népérien, extraits du quiz de révision.

Que vaut $\ln 1$ ?
Réponse :
$0$
$\ln 1 = 0$ car $e^0 = 1$. La courbe de $\ln$ coupe l'axe des abscisses en $(1\,;0)$ : $1$ est le seul nombre dont le logarithme népérien est nul.
Que vaut $\ln e$ ?
Réponse :
$1$
$\ln e = 1$ car $e^1 = e$. La relation $\ln(e^x) = x$ donne $\ln(e^1) = 1$ : « le logarithme de la base vaut $1$ ». De même $\ln(e^2) = 2$.
Que vaut $\ln(a \times b)$ (pour $a, b > 0$) ?
Réponse :
$\ln a + \ln b$
Le logarithme transforme un produit en somme : $\ln(ab) = \ln a + \ln b$, hérité de $e^{a+b} = e^a \times e^b$. Piège classique : $\ln(a + b) \neq \ln a + \ln b$.
La dérivée de $\ln x$ est :
Réponse :
$\dfrac{1}{x}$
$(\ln x)' = \dfrac{1}{x}$ pour $x > 0$. Plus généralement $(\ln u)' = \dfrac{u'}{u}$. Comme $\dfrac{1}{x} > 0$, cela confirme que $\ln$ est strictement croissante.