diff --git a/Complementaire/03_Logarithme/1B_exponentielle.pdf b/Complementaire/03_Logarithme/1B_exponentielle.pdf new file mode 100644 index 0000000..137e42b Binary files /dev/null and b/Complementaire/03_Logarithme/1B_exponentielle.pdf differ diff --git a/Complementaire/03_Logarithme/1B_exponentielle.tex b/Complementaire/03_Logarithme/1B_exponentielle.tex new file mode 100644 index 0000000..d22dcc0 --- /dev/null +++ b/Complementaire/03_Logarithme/1B_exponentielle.tex @@ -0,0 +1,162 @@ +\documentclass[a4paper,10pt]{article} +\usepackage{myXsim} + +\author{Benjamin Bertrand} +\title{Logarithme - Cours} +\date{avril 2021} + +\pagestyle{empty} + +\begin{document} + +\maketitle + +\section{La fonction exponentielle} + +\subsection*{Relation fonctionnelle}% + +\begin{definition} + Nomme $e$ le nombre d'Euler $e$ qui vaut environ $e\approx \np{2,718281828459}$. + + \noindent + La fonction \textbf{exponentielle} est la fonction puissance de base $e$ + \[ + exp: x \mapsto e^x + \] + Cette fonction est définie sur $\R$. +\end{definition} + + +\begin{propriete} + La fonction exponentielle partage les propriétés suivantes avec toutes les fonctions puissances + \begin{itemize} + \item Valeur particulières + \[ + exp(0) = e^0 = 1 \qquad \qquad exp(1) = e^1 = e + \] + \item Relations fonctionnelles + + Soit $x$ et $y$ 2 nombres réels + \[ + e^x \times e^y = e^{x+y} \qquad \qquad + e^{-x} = \frac{1}{e^{x}} \qquad \qquad + \frac{e^x}{e^y} = e^{x-y} \qquad \qquad + (e^x)^y = e^{x\times y} + \] + \item Simplification des égalités + + Soit $x$ et $y$ 2 nombres réels alors + \[ + e^x = e^y \equiv x = y + \] + + \end{itemize} +\end{propriete} + +\paragraph{Exemples}% +\begin{itemize} + \item Simplification des expressions + \[ + \frac{e^2\times e^3}{e^e} = \qquad \qquad \qquad (e^3\timese^5)^3 = + \] + \item Réduction d'expressions + \[ + (1+e^x)(1-e^x) = + \] + \item Factorisation + \[ + 3 e^x + (2x-1)e^x = + \] + \item Équations + \[ + e^{3x + 1} = e^{2x - 3} + \] +\end{itemize} +\afaire{compléter les exemples} + +\subsection{Dérivée} + +\begin{propriete}[Dérivée de $\exp$] +La dérivée de la fonction exponentielle est elle-même. On a ainsi +\[ + \forall x \in \R \qquad \exp'(x) = \exp(x) +\] + +En particulier c'est LA fonction puissance qui vérifie $f'(0) = 1$. +\end{propriete} + + +\paragraph{Exemple de calcul} + + Calcul de la dérivée de $f(x) = (2x+1)e^x$ +\afaire{} + +Remarque: On peut définir l'exponentielle comme la fonction qui vérifie $f'(x) = f(x)$ (on appelle ce genre de relation une équation différentielle). + +On en déduit, pour tout $x \in \R$, $\exp'(x) = \exp(x)$ et $\exp(x) > 0$ alors la fonction exponentielle est \dotfill + +\begin{propriete} + Soit $x$ et $y$ deux nombres réels alors + \[ + e^x \leq e^y \equiv x \leq y + \] +\end{propriete} + +\paragraph{Résolution d'inéquation} Résoudre l'inéquation +\[ + e^{-3x + 2} - 1 \geq 0 +\] + +\subsection*{Étude de la fonction} + +\begin{propriete} + \begin{minipage}{0.5\textwidth} + \begin{itemize} + \item Elle est continue et dérivable sur $\R$ + \item Elle est strictement positive sur $\R$\\ ($\forall x \in \R \; e^x > 0$) + \end{itemize} + \begin{tikzpicture} + \tkzTabInit[lgt=3,espcl=5]{$x$/1,$\exp(x)=e^x$/2}% + {$-\infty$, $+\infty$}% + \tkzTabVar{-/, +/}% + \end{tikzpicture} + \[ + \lim_{x \rightarrow - \infty} e^x = \cdots + \qquad \qquad + \lim_{x \rightarrow + \infty} e^x = \cdots + \] + \end{minipage} + \hfill + \begin{minipage}{0.4\textwidth} + \begin{tikzpicture}[yscale=0.8, xscale=0.8] + \tkzInit[xmin=-5,xmax=2,xstep=1, + ymin=0,ymax=5,ystep=1] + \tkzGrid + \tkzAxeXY[up space=0.5,right space=.5] + \tkzFct[domain = -5:2, line width=1pt]{exp(x)} + \tkzText[draw,fill = brown!20](-3,1){$f(x)=\text{e}^{x}$} + \end{tikzpicture} + \end{minipage} +\end{definition} + +\subsection*{Dérivée de fonctions composées avec l'exponentielle} + +\begin{propriete} +Soit $u$ une fonction dérivable sur un intervalle $I$. + +Alors la fonction $f:x\mapsto e^{u(x)}$ est aussi dérivable sur $I$ et sa dérivée est +\[ + f'(x) = u'(x)\times e^{u(x)} +\] +\end{propriete} + +\subsection*{Exemple} + +Calcul de la dérivée de $f(x) = e^{-0.1x}$ + +\afaire{} + +Calcul de la dérivée de $f(x) = (2x+1)e^{-0.1x}$ + +\afaire{} +\end{document} diff --git a/Complementaire/03_Logarithme/1E_exponentielle.pdf b/Complementaire/03_Logarithme/1E_exponentielle.pdf new file mode 100644 index 0000000..a3fdffa Binary files /dev/null and b/Complementaire/03_Logarithme/1E_exponentielle.pdf differ diff --git a/Complementaire/03_Logarithme/1E_exponentielle.tex b/Complementaire/03_Logarithme/1E_exponentielle.tex new file mode 100644 index 0000000..de60b73 --- /dev/null +++ b/Complementaire/03_Logarithme/1E_exponentielle.tex @@ -0,0 +1,18 @@ +\documentclass[a4paper,10pt]{article} +\usepackage{myXsim} + +\author{Benjamin Bertrand} +\title{Logarithme - Cours} +\date{avril 2021} + +\DeclareExerciseCollection{banque} +\xsimsetup{ + step=1, +} + +\begin{document} + +\input{exercises.tex} +\printcollection{banque} + +\end{document} \ No newline at end of file diff --git a/Complementaire/03_Logarithme/exercises.tex b/Complementaire/03_Logarithme/exercises.tex new file mode 100644 index 0000000..cc8e83a --- /dev/null +++ b/Complementaire/03_Logarithme/exercises.tex @@ -0,0 +1,84 @@ +\collectexercises{banque} +\begin{exercise}[subtitle={Manipulations techniques}, step={1}, origin={Créations}, topics={Logarithme}, tags={exponentielle, logarithme}] + \begin{enumerate} + \item Mettre sous la forme $a\times e^b$ + \begin{multicols}{3} + \begin{enumerate} + \item $A=e^2\times e^{-3}\times e^5$ + \item $B=e^3 + 5e^3$ + \item $C=(e^2)^5 \times e^{-3}$ + \item $D= e^4 - (3e^2)^2$ + \item $E=\dfrac{e^3}{e^6}$ + \item $F=e^{10} + 3(e^2)^5$ + \end{enumerate} + \end{multicols} + \item Réduire les expressions + \begin{multicols}{3} + \begin{enumerate} + \item $A=e^{2x}\times e^{2-x}$ + \item $B=\dfrac{e^{3x+1}}{e^{2x}}$ + \item $C=\dfrac{e^{3x}\times e^{x-1}}{e^{2+x}}$ + \item $D=(1+e^x)(e^x-1)$ + \item $E=e^{-x}(e^x-1)$ + \item $F=(e^x+1)^2$ + \end{enumerate} + \end{multicols} + \item Factoriser + \begin{multicols}{3} + \begin{enumerate} + \item $A = x^2e^x + 2e^x$ + \item $B = e^{-0.1x} + (x+2)e^{-0.1x}$ + \item $C = (x-1)e^{0.2x} - (x+3)e^{0.2x}$ + \end{enumerate} + \end{multicols} + \item Résoudre les équations et inéquations + \begin{multicols}{3} + \begin{enumerate} + \item $e^{2x+1} = e^{x}$ + \item $e^{3-2x} \leq e^{3x}$ + \item $e^{2x+1} = e$ + \item $e^{-x} - 1\geq 0$ + \item $e^x(e^x-1) = 0$ + \item $(x^2+x-2)(e^x-1) = 0$ + \end{enumerate} + \end{multicols} + \end{enumerate} +\end{exercise} + +\begin{exercise}[subtitle={Étude de fonctions}, step={1}, origin={Création}, topics={Fonction Exponentielle}, tags={Analyse, exponentielle}] + Calculer la dérivée, étudier son signe et en déduire les variations de la fonction initiale. + \begin{multicols}{3} + \begin{enumerate} + \item $f(x) = e^{-3x}$ , $I = \R$ + \item $g(x) = 100e^{-0.5x + 1}$ , $I=\R$ + \item $h(x) = e^{-x^2}$ , $I = \R$ + \end{enumerate} + \end{multicols} +\end{exercise} + +\begin{exercise}[subtitle={Décroissance radioactive}, step={1}, origin={Création}, topics={Fonction Exponentielle}, tags={Analyse, exponentielle}] + La loi de décroissance radioactive est décrite par la formule suivant où $t$ représente le temps en $s$, $N(t)$ la quantité d'éléments radioactifs et $\tau$ le temps de demi-vie en $s^{-1}$: $N(t) = N_0 \times e^{-\frac{t}{\tau}}$ + + On fixe $\tau = 2$. + \begin{enumerate} + \item Quel est la valeur de $N_0$ si $N$ vaut 15 après 90s? + \item Calculer $N'(t)$ la dérivée de $N(t)$. + \item Étudier le signe de $N'(t)$ et en déduire les variations de $N(t)$. + \item Tracer l'allure de la courbe représentative de $N(t)$. + \item Que peut-on dire de la quantité d'éléments radioactifs après un long moment? + \end{enumerate} +\end{exercise} + +\begin{exercise}[subtitle={Charge d'une batterie}, step={1}, origin={Inspiration de l'annal Antille septembre 2019}, topics={Fonction Exponentielle}, tags={Analyse, exponentielle}] + On souhaite charger une batterie de 22kWh. Le profil de charge est décrit par le fonction $c(t) = 22 - 22e^{-0.55t}$ où $t$ décrit le temps en heure. + \begin{enumerate} + \item Calculer et interpréter $c(0)$. + \item Calculer $C'(t)$ la dérivée de $C(t)$. + \item Étudier le signe de $C'(t)$ et en déduire les variations de $C(t)$. + \item Tracer l'allure de la représentation graphique de $C(t)$. + \item Est-il possible de charger entièrement la batterie? + \end{enumerate} +\end{exercise} + + +\collectexercisesstop{banque} diff --git a/Complementaire/03_Logarithme/index.rst b/Complementaire/03_Logarithme/index.rst new file mode 100644 index 0000000..e1a0416 --- /dev/null +++ b/Complementaire/03_Logarithme/index.rst @@ -0,0 +1,25 @@ +Logarithme +########## + +:date: 2021-04-25 +:modified: 2021-04-25 +:authors: Benjamin Bertrand +:tags: Exponentielle, Logarithme +:category: Complementaire +:summary: Retour sur l'exponentielle et approche historique du logarithme + +Étape 1: Retour sur la fonction exponentielle +============================================= + +Cours: les connaissances de bases sur la fonction exponentielle + +.. image:: ./1B_exponentielle.pdf + :height: 200px + :alt: Cours sur l'exponentielle + +Exercices: Exercices techniques sur la manipulation d'expressions avec l'exponentielle et sur l'étude de fonctions + +.. image:: ./1E_exponentielle.pdf + :height: 200px + :alt: Exercices techniques sur l'exponentielle +