📘 Fiche de cours
L'essentiel du cours
La fonction logarithme népérien, notée $\ln$, est la fonction réciproque de la fonction exponentielle. Elle est définie sur $]0, +\infty[$.
- Propriétés algébriques : Pour tous $a, b \in ]0, +\infty[$ : $\ln(ab) = \ln(a) + \ln(b)$, $\ln\left(\frac{a}{b}\right) = \ln(a) - \ln(b)$, $\ln(a^r) = r\ln(a)$ (avec $r \in \mathbb{Q}$), $\ln(\sqrt{a}) = \frac{1}{2}\ln(a)$.
- Limites fondamentales : $\lim_{x \to 0^+} \ln(x) = -\infty$, $\lim_{x \to +\infty} \ln(x) = +\infty$. $\lim_{x \to +\infty} \frac{\ln(x)}{x^n} = 0$ ($n>0$), $\lim_{x \to 0^+} x^n \ln(x) = 0$ ($n>0$), $\lim_{x \to 1} \frac{\ln(x)}{x-1} = 1$.
- Dérivée : $(\ln(u(x)))' = \frac{u'(x)}{u(x)}$.
Méthodes à maîtriser
- Résolution d'équations/inéquations : Toujours commencer par déterminer le domaine de définition ($x > 0$).
- Étude de fonction : Calculer la dérivée, étudier son signe, puis dresser le tableau de variations.
- Calcul de limites : Utiliser les croissances comparées pour lever les indéterminations.
Exemples corrigés
- Équation : Résoudre $\ln(x) + \ln(x-1) = \ln(2)$. Domaine : $x>0$ et $x-1>0 \Rightarrow x \in ]1, +\infty[$. $\ln(x(x-1)) = \ln(2) \Rightarrow x^2-x-2=0$. Racines : $x=2$ ou $x=-1$. Seul $x=2$ est dans le domaine.
- Dérivée : $f(x) = \ln(x^2+1)$. $f'(x) = \frac{(x^2+1)'}{x^2+1} = \frac{2x}{x^2+1}$.
Erreurs fréquentes
- Oublier le domaine de définition avant de résoudre une équation.
- Confondre $\ln(a+b)$ avec $\ln(a)+\ln(b)$ (ce qui est faux !).
- Oublier la valeur absolue dans la primitive de $\frac{u'}{u}$ (bien que ce soit au chapitre suivant, c'est un piège classique).