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\documentclass[a4paper,10pt]{article}
\usepackage{myXsim}
\author{Benjamin Bertrand}
\title{Logarithme - Cours}
\date{avril 2021}
\pagestyle{empty}
\begin{document}
\maketitle
\setcounter{section}{1}
\section{Logarithmes}
Avant l'invention de la calculatrice, les multiplications avec des grands nombres étaient compliquées à réaliser. Au seizième siècle, John Napier, mathématicien écossais, créa des tables de conversions qui permettaient de transformer ces multiplications en additions. Ce sont les tables de logarithmes. Elles correspondent à des fonctions qui transforment les multiplications en additions.
\begin{propriete}[Relation fonctionnelle des logarithmes]
Il existe une famille de fonctions définie sur $\R^{+*}$ qui respecte la relation
\[
\forall a, b \in \R^{+*} \qquad f(a\times b) = f(a) + f(b)
\]
Cette famille de fonctions s'appelle les fonctions logarithmes.
\end{propriete}
\begin{definition}[Logarithme népérien]
On appelle \textbf{logarithme népérien} le membre des fonctions logarithmes qui vérifie
\[
f(e) = 1
\]
On note cette fonction $\ln$. Cette fonction est définie pour tout $x$ réel strictement positif.
On a en particulier
\[
\ln(e) = 1
\]
\end{definition}
\paragraph{Autres logarithmes remarquables}%
\begin{itemize}
\item \textbf{Logarithme décimale}, noté $\log$. C'est le logarithme qui vérifie $\log(10) = 1$.
\item \textbf{Logarithme de base 2}, noté $\log_2$. C'est le logarithme qui vérifie $\log_2(2) = 1$.
\end{itemize}
\end{document}

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\documentclass[a4paper,10pt]{article}
\usepackage{myXsim}
\author{Benjamin Bertrand}
\title{Logarithme - Cours}
\date{avril 2021}
\pagestyle{empty}
\begin{document}
\maketitle
\setcounter{section}{1}
\section{Logarithme népérien}
Avant l'invention de la calculatrice, les multiplications avec des grands nombres étaient compliquées à réaliser. Au seizième siècle, John Napier, mathématicien écossais, créa des tables de conversions qui permettaient de transformer ces multiplications en additions. Ce sont les tables de logarithmes. Elles correspondent à des fonctions qui transforment les multiplications en additions.
\begin{propriete}[Relation fonctionnelle des logarithmes]
Il existe une famille de fonctions définie sur $\R^{+*}$ qui respecte la relation
\[
\forall a, b \in \R^{+*} \qquad f(a\times b) = f(a) + f(b)
\]
Cette famille de fonctions s'appelle les fonctions logarithmes.
\end{propriete}
\begin{definition}[Logarithme népérien]
On appelle \textbf{logarithme népérien} le membre des fonctions logarithmes qui vérifie
\[
f(e) = 1
\]
On note cette fonction $\ln$. Cette fonction est définie pour tout $x$ réel strictement positif.
On a en particulier
\[
\ln(e) = 1
\]
\end{definition}
\paragraph{Autres logarithmes remarquables}%
\begin{itemize}
\item \textbf{Logarithme décimale}, noté $\log$. C'est le logarithme qui vérifie $\log(10) = 1$.
\item \textbf{Logarithme de base 2}, noté $\log_2$. C'est le logarithme qui vérifie $\log_2(2) = 1$.
\end{itemize}
\begin{propriete}[ Règles de calculs ]
Soit $a$ et $b$ deux réels strictement positifs
\begin{eqnarray*}
ln(1) &=& 0\\
ln(a^n) &=& n\times ln(a)\\
ln\left(\frac{1}{a}\right) &=& -ln(a)\\
ln\left(\frac{a}{b}\right) &=& ln(a) - ln(b)\\
\end{eqnarray*}
\end{propriete}
\paragraph{Démonstration}%
\label{par:Démonstration}
\afaire{Démontrer la première égalité en utilisant $f(a\times b) = f(a) + f(b)$ avec $a=b=1$ }
\afaire{Calculer $\ln(a^2)$, $\ln(a^3)$ et $\ln(a^4)$ en utilisant $f(a\times b) = f(a) + f(b)$ pour vérifier la 2e égalité}
\paragraph{Exemples d'utilisation}%
\begin{definition}[Logarithme népérien]
Pour tout nombre réel $a > 0$, il existe un unique nombre $b$ tel que $e^b = a$.
$b$ est appelé \textbf{logarithme népérien} de $a$ et est noté $\ln(a)$. On peut alors noter
\[
e^b = a \qquad \equiv \ln(a) = b
\]
La fonction \textbf{logarithme népérien}, notée $\ln$, est la fonction qui à tout $x > 0$ associe $\ln(x)$
\end{definition}
\subsection*{Valeurs particulières du logarithme}
\afaire{Calculer les valeurs de $\ln(1)$ et $\ln(e)$}
\subsection*{Propriétés}
\begin{itemize}
\item Pour tout $x > 0$, $e^{\ln(x)} = x$
\item Pour tout $x \in \R$, $\ln(e^x) = x$
\end{itemize}
\section{Utilisation pour résoudre des équations}
Le logarithme peut être utilisé pour résoudre des équations ou inéquation mettant en jeux des exponentielle ou des puissances.
\subsection*{Propriétés}
Les propriétés suivantes sont données pour des égalités mais restent valables pour les inégalités dont le sens est conservé.
\begin{itemize}
\item Pour tout $k>0$, l'équation $e^x = k$ a une unique solution $x=\ln(k)$.
\item Pour tout $k\leq0$, l'équation $e^x = k$ n'a pas de solution.
\item Pour tout $k \in \R$, l'équation $\ln(x) = k$ a une unique solution $x = e^k$.
\end{itemize}
\subsubsection*{Exemple}
\afaire{Résoudre l'équation $4e^{x} + 1 = 10$}
\end{document}

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@ -0,0 +1,57 @@
\documentclass[a4paper,10pt]{article}
\usepackage{myXsim}
\author{Benjamin Bertrand}
\title{Logarithme - Cours}
\date{avril 2021}
\pagestyle{empty}
\begin{document}
\maketitle
\setcounter{section}{2}
\section{Règles de calculs et équations avec les logarithmes}
\begin{propriete}[ Règles de calculs ]
Soit $a$ et $b$ deux réels strictement positifs
\begin{eqnarray*}
ln(1) &=& 0\\
ln(a^n) &=& n\times ln(a)\\
ln\left(\frac{1}{a}\right) &=& -ln(a)\\
ln\left(\frac{a}{b}\right) &=& ln(a) - ln(b)\\
\end{eqnarray*}
\end{propriete}
\paragraph{Démonstration}%
\label{par:Démonstration}
\begin{itemize}
\item $\ln(1) = 0$
\vspace{2cm}
\item $\ln(\frac{1}{a}) = -\ln(a)$
\vspace{2cm}
\end{itemize}
\paragraph{Exemples d'utilisation}%
\afaire{Écrire sous la forme d'une seul logarithme $A = 3\ln(8) - \ln(2) + 4\ln(5)$}
\afaire{Démontrer l'égalité $\ln(6x) + \ln(\frac{x}{2}) +\ln(\frac{x}{3}) = 3\ln(x)$}
Le logarithme peut être utilisé pour résoudre des équations ou inéquation mettant en jeux des exponentielle ou des puissances.
\subsection*{Propriétés}
Les propriétés suivantes sont données pour des égalités mais restent valables pour les inégalités dont le sens est conservé.
\begin{itemize}
\item Pour tout $k>0$, l'équation $e^x = k$ a une unique solution $x=\ln(k)$.
\item Pour tout $k\leq0$, l'équation $e^x = k$ n'a pas de solution.
\item Pour tout $k \in \R$, l'équation $\ln(x) = k$ a une unique solution $x = e^k$.
\end{itemize}
\subsubsection*{Exemple}
\afaire{Résoudre l'équation $4e^{x} + 1 = 10$}
\afaire{Résoudre l'équation $\ln(2x+1) = 10$}
\end{document}

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@ -2,7 +2,7 @@ Logarithme
########## ##########
:date: 2021-04-25 :date: 2021-04-25
:modified: 2021-04-27 :modified: 2021-04-28
:authors: Benjamin Bertrand :authors: Benjamin Bertrand
:tags: Exponentielle, Logarithme :tags: Exponentielle, Logarithme
:category: Complementaire :category: Complementaire
@ -26,6 +26,8 @@ Exercices: Exercices techniques sur la manipulation d'expressions avec l'exponen
Étape 2: Approche historique du log Étape 2: Approche historique du log
=================================== ===================================
Cours discuté sur la réalisation de multiplications avec des additions.
.. image:: ./2P_sans_calculatrice.pdf .. image:: ./2P_sans_calculatrice.pdf
:height: 200px :height: 200px
:alt: Faire des multiplications sans calculatrices :alt: Faire des multiplications sans calculatrices
@ -33,3 +35,35 @@ Exercices: Exercices techniques sur la manipulation d'expressions avec l'exponen
.. image:: ./2E_table_log.pdf .. image:: ./2E_table_log.pdf
:height: 200px :height: 200px
:alt: Table de log :alt: Table de log
Bilan: définition des logs
.. image:: ./2B_def_ln.pdf
:height: 200px
:alt: Définition des logarithmes
Étape 3: Un monde multiplicatif
===============================
Mises en situation des phénomènes multiplicatifs autour de nous et de la nécessité d'utiliser les logs
Thèmes:
- Ordre de grandeur
- Suivi épidémique
- pH
- Intensité électrique, sonore, sismique
- quantité d'information
Bilan: échelle logarithmique
Étape 4: Relations fonctionnelles et équations
==============================================
Bilan: Autres relations fonctionnelles et résolutions d'(in)équations
.. image:: ./4B_rel_fonctionnelles.pdf
:height: 200px
:alt: Manipulations du log et équations
Étape 5: Étude de la fonction ln
================================