Dérivée de la fonction composée x↦ln(u(x)) - Exercice 1
30 min
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Déterminer les dérivées des fonctions suivantes, en donnant dans un premier temps leur domaine de dérivabilité.
Question 1
f(x)=2ln(4x+6)
Correction
(ln(u))′=uu′
La fonction f est définie si et seulement si 4x+6>0⇔x>−23. Ainsi le domaine de définition est Df=]−23;+∞[. De plus le domaine de dérivabilité est le même intervalle que celui du domaine de définition. Ainsi f est dérivable sur ]−23;+∞[. On a : u(x)=4x+6 et u′(x)=4 Ainsi : f′(x)=2×4x+64 D'où :
f′(x)=4x+68
Question 2
f(x)=5ln(7x−14)
Correction
La fonction fest définie si et seulement si 7x−14>0⇔7x>14⇔x>714⇔x>2. Ainsi le domaine de définition est Df=]2;+∞[. De plus le domaine de dérivabilité est le même intervalle que celui du domaine de définition. Ainsi f est dérivable sur ]2;+∞[.
(ln(u))′=uu′
On a u(x)=7x−14 et u′(x)=7 . Ainsi : f′(x)=5×7x−147 D'où :
f′(x)=7x−1435
Question 3
f(x)=ln(x2+1)
Correction
(ln(u))′=uu′
La fonction f est définie si et seulement si x2+1>0⇔x∈R. Ainsi le domaine de définition est Df=]−∞;+∞[. De plus le domaine de dérivabilité est le même intervalle que celui du domaine de définition. Ainsi f est dérivable sur ]−∞;+∞[. On a u(x)=x2+1 et u′(x)=2x Ainsi :
f′(x)=x2+12x
Question 4
f(x)=ln(ln(x))
Correction
(ln(u))′=uu′
La fonction f est définie si et seulement si ln(x)>0⇔ln(x)>ln(1)⇔x>1. Ainsi le domaine de définition est Df=]1;+∞[. De plus le domaine de dérivabilité est le même intervalle que celui du domaine de définition. Ainsi f est dérivable sur ]1;+∞[. On a u(x)=ln(x) et u′(x)=x1 Ainsi : f′(x)=ln(x)(x1) Finalement :
f′(x)=xln(x)1
Question 5
f(x)=ln(2x)ln(x+1)
Correction
(ln(u))′=uu′
La fonction f est définie si et seulement si: ⎩⎨⎧x+1>0 et 2x>0⇔⎩⎨⎧x>−1 et x>0 Ainsi le domaine de définition est
Df=]0;+∞[
De plus le domaine de dérivabilité est le même intervalle que celui du domaine de définition. Ainsi f est dérivable sur ]0;+∞[.
Deˊriveˊe du quotient
On considère deux fonctions u et v, dérivables sur un intervalle I alors
(vu)′=v2u′v−uv′
On reconnaît la forme (vu)′=v2u′v−uv′ avec u(x)=ln(x+1) et v(x)=ln(2x). Ainsi u′(x)=x+11 et v′(x)=2x2=x1. Il vient alors que : f′(x)=(ln(2x))2x+11×ln(2x)−ln(x+1)×x1 Finalement :
f′(x)=(ln(2x))2x+1ln(2x)−xln(x+1)
Question 6
f(x)=ln(ex+3x2+1)
Correction
(ln(u))′=uu′
Comme pour tout réel x, on sait que ex>0 et 3x2+1>0 . La fonction f est définie si et seulement si ex+3x2+1>0⇔x∈R. Ainsi le domaine de définition est Df=]−∞;+∞[. De plus le domaine de dérivabilité est le même intervalle que celui du domaine de définition. Ainsi f est dérivable sur ]−∞;+∞[. On reconnaît la forme (ln(u))′=uu′ On a u(x)=ex+3x2+1 et u′(x)=ex+6x Ainsi :
f′(x)=ex+3x2+1ex+6x
Question 7
f(x)=ln(x1)
Correction
(ln(u))′=uu′
La fonction f est définie si et seulement si x1>0⇔x∈]0;+∞[. Ainsi le domaine de définition est Df=]0;+∞[. De plus le domaine de dérivabilité est le même intervalle que celui du domaine de définition. Ainsi f est dérivable sur ]0;+∞[. On a : u(x)=x1 et u′(x)=−x21 D'où : f′(x)=x1−x21 . On multiplie par l'inverse du dénominateur : f′(x)=−x21×1x Ainsi :
f′(x)=x−1
Question 8
f(x)=ln(2ex+3e−x)
Correction
(ln(u))′=uu′
(eu)′=u′eu
La fonction f est définie si et seulement si 2ex+3e−x>0⇔x∈]−∞;+∞[. En effet, nous savons que , pour tout réel x, 2ex>0 et 3e−x>0 Ainsi le domaine de définition est Df=]−∞;+∞[. De plus le domaine de dérivabilité est le même intervalle que celui du domaine de définition. Ainsi f est dérivable sur ]−∞;+∞[. On a : u(x)=2ex+3e−x et u′(x)=2ex−3e−x . D'où :
f′(x)=2ex+3e−x2ex−3e−x
Question 9
f(x)=ln(2x−23x+4) sur un intervalle I que l'on ne cherchera pas à déterminer.
Correction
(ln(u))′=uu′
On reconnaît la forme (ln(u))′=uu′ avec u(x)=2x−23x+4 . Nous allons calculer tout d'abord la dérivée de u . Il vient alors que : u′(x)=(2x−2)23×(2x−2)−(3x+4)×(2) u′(x)=(2x−2)26x−6−(6x+8) u′(x)=(2x−2)26x−6−6x−8
u′(x)=(2x−2)2−14
Nous allons pouvoir calculer, maintenant, la dérivée de f. On reconnaît la forme (ln(u))′=uu′ avec u(x)=2x−23x+4 et u′(x)=(2x−2)2−14 Ainsi : f′(x)=(2x−23x+4)((2x−2)2−14)