📘 Fiche de cours
L'essentiel du cours
- Dérivabilité : $f$ est dérivable en $a$ si $\lim_{x \to a} \frac{f(x)-f(a)}{x-a} = f'(a) \in \mathbb{R}$.
- Interprétation géométrique : Si $f$ est dérivable en $a$, la courbe $C_f$ admet une tangente au point $A(a, f(a))$ d'équation $y = f'(a)(x-a) + f(a)$.
- Dérivées successives : $f^{(n)}$ est la dérivée $n$-ième. Pour $n=2$, $f''$ est la dérivée seconde.
- Monotonie : $f$ est croissante sur $I$ ssi $f'(x) \geq 0$ (avec annulation en points isolés).
- Extremums : Si $f'$ s'annule en $x_0$ en changeant de signe, alors $f(x_0)$ est un extremum relatif.
- Concavité : $C_f$ est convexe si $f'' \geq 0$, concave si $f'' \leq 0$. Un point d'inflexion est un point où $f''$ s'annule en changeant de signe.
Méthodes à maîtriser
- Étude d'une fonction : Ensemble de définition, limites aux bornes, branches infinies (asymptotes, directions asymptotiques), signe de $f'$, tableau de variations, signe de $f''$, tracé.
- Dérivabilité à droite/gauche : Utiliser les taux d'accroissement pour étudier les points anguleux ou demi-tangentes.
- Recherche d'asymptotes : $\lim_{x \to \infty} [f(x) - (ax+b)] = 0 \implies y=ax+b$ est asymptote oblique.
Exemples corrigés
- Tangente : Soit $f(x) = x^2$. En $a=1$, $f'(x)=2x$, donc $f'(1)=2$. Équation : $y = 2(x-1) + 1 = 2x - 1$.
- Point d'inflexion : Soit $f(x) = x^3$. $f'(x)=3x^2$, $f''(x)=6x$. $f''(x)=0$ en $x=0$ et change de signe, donc $(0,0)$ est un point d'inflexion.
Erreurs fréquentes
- Oublier de préciser que la fonction est dérivable avant de calculer $f'(x)$.
- Confondre le signe de $f'$ (croissance) et le signe de $f''$ (concavité).
- Ne pas étudier la position relative de la courbe par rapport aux asymptotes.