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Cours · Tle (spé + expertes)

Fonctions exponentielle et logarithme

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Équations et inéquations

Non commencé

Définitions

Les équations et inéquations avec ex\mathrm{e}^{x} et ln\ln s'appuient sur la stricte croissance de ces fonctions. On conserve le sens des inégalités en appliquant e\mathrm{e} ou ln\ln.

Attention au domaine : ln\ln exige des arguments strictement positifs.

Pourquoi ça marche : une égalité reste vraie si l’on applique la même opération aux deux membres. Factoriser ou utiliser le discriminant transforme l’équation en produit / formule dont on lit les solutions.

Formules

  • eAeBAB\mathrm{e}^{A}\le \mathrm{e}^{B}\Leftrightarrow A\le B
  • lnAlnBAB (A,B>0)\ln A \le \ln B \Leftrightarrow A\le B\ (A,B>0)
  • ex>2x>ln2\mathrm{e}^{x}>2 \Leftrightarrow x > \ln 2
  • ln(x1)0x2\ln(x-1)\ge 0 \Leftrightarrow x\ge 2

Exemples

Exemple 1

Résous ex1\mathrm{e}^{x}\leq 1.

Méthode

Étape 1 : repérer les données.

Étape 2 : exe0x0\mathrm{e}^{x}\leq\mathrm{e}^{0}\Leftrightarrow x\leq 0.

Étape 3 : conclure avec x0x\leq 0.

Résultat

x0x\leq 0

Exemple 2

Résous ln(x+2)>ln5\ln(x+2)>\ln 5.

Méthode

Étape 1 : repérer les données.

Étape 2 : Croissance de ln\ln et x+2>0x+2>0 : x+2>5x+2>5 et x>2x>-2x>3x>3.

Étape 3 : conclure avec x>3x>3.

Résultat

x>3x>3

À retenir

Croissance comparée

Non commencé

Définitions

La croissance comparée affirme que l'exponentielle l'emporte sur toute puissance, et que toute puissance l'emporte sur le logarithme, lorsque x+x\to+\infty.

Ces résultats lèvent des formes indéterminées \frac{\infty}{\infty} ou 0×0\times\infty.

Pourquoi ça marche : une fonction associe à chaque xx (du domaine) au plus une image f(x)f(x). Étudier variations, dérivée ou limites, c’est décrire comment f(x)f(x) évolue ; suites et exponentielle/logarithme sont des modèles privilégiés au lycée.

Formules

  • limx+exxn=+\lim_{x\to+\infty}\frac{\mathrm{e}^{x}}{x^{n}}=+\infty
  • limx+lnxxa=0 (a>0)\lim_{x\to+\infty}\frac{\ln x}{x^{a}}=0\ (a>0)
  • limx0+xalnx=0 (a>0)\lim_{x\to 0^+} x^{a}\ln x = 0\ (a>0)
  • limx+xnex=0\lim_{x\to+\infty} x^{n}\mathrm{e}^{-x}=0

Exemples

Exemple 1

Limite de exx2\frac{\mathrm{e}^{x}}{x^{2}} quand x+x\to+\infty ?

Méthode

Étape 1 : repérer les données.

Étape 2 : Croissance comparée : ex\mathrm{e}^{x} domine x2x^{2} ⇒ limite ++\infty.

Étape 3 : conclure avec ++\infty.

Résultat

++\infty

Exemple 2

Limite de lnxx\frac{\ln x}{x} quand x+x\to+\infty ?

Méthode

Étape 1 : repérer les données.

Étape 2 : Le logarithme est négligeable devant xx : limite 00.

Étape 3 : conclure avec 00.

Résultat

00

À retenir