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Bertrand Benjamin 2020-08-27 10:16:20 +02:00
commit ee9a897149
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@ -1,5 +1,5 @@
Dérivation Dérivation TST
########## ##############
:date: 2020-08-24 :date: 2020-08-24
:modified: 2020-08-25 :modified: 2020-08-25

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@ -31,4 +31,8 @@ Illustration avec géogégra:
De façon similaire, il est possible de définir des vitesses instantanées de n'importe quelle quantité qui varie. Par exemple, la vitesse d'une réaction chimique. De façon similaire, il est possible de définir des vitesses instantanées de n'importe quelle quantité qui varie. Par exemple, la vitesse d'une réaction chimique.
\subsection*{Remarque}
\afaire{À quoi correspond la vitesse de la vitesse?}
\end{document} \end{document}

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@ -0,0 +1,87 @@
\documentclass[a4paper,10pt]{article}
\usepackage{myXsim}
\usepackage{qrcode}
\author{Benjamin Bertrand}
\title{Dérivation - Cours}
\date{août 2020}
\pagestyle{empty}
\begin{document}
\maketitle
\setcounter{section}{1}
\section{Dérivée}
Nous allons définir la dérivée en s'inspirant de ce qui a été fait précédement avec la vitesse.
\subsection*{Définitions}
\begin{tabular}{m{0.3\textwidth}*{2}{|m{0.3\textwidth}}}
Position $x(t)$ & Fonction $f(x)$ & Signification graphique \\
Vitesse moyenne & Taux de variation & Corde \\
$v_m(t) = \dfrac{x_2 - x_1}{t_2 - t_1} = \dfrac{\Delta x}{\Delta t}$ & $\dfrac{f(x_2) - f(x_1)}{x_2 - x_1} = \dfrac{\Delta f}{\Delta x}$ &
\begin{tikzpicture}[baseline=(current bounding box.south),
xscale=0.5, yscale=0.5]
\tkzInit[xmin=-2,xmax=5,xstep=1,
ymin=0,ymax=5,ystep=1]
\tkzGrid
\tkzAxeXY
\tkzFct[domain=-2:5,color=red,very thick,%
]{0.08*(5-x)*exp(x)};
\end{tikzpicture}
\\
Vitesse instannée & Dérivée & Tangente\\
$v(t) = \dfrac{dx}{dt}$ & $f'(x) = \dfrac{df}{dx} = \dot f(t)$ &
\begin{tikzpicture}[baseline=(current bounding box.south),
xscale=0.5, yscale=0.5]
\tkzInit[xmin=-2,xmax=5,xstep=1,
ymin=0,ymax=5,ystep=1]
\tkzGrid
\tkzAxeXY
\tkzFct[domain=-2:5,color=red,very thick,%
]{0.08*(5-x)*exp(x)};
\end{tikzpicture}
\end{tabular}
\subsection*{Formules de dérivations}
\begin{center}
\begin{tabular}{|m{4cm}|m{4cm}|}
\hline
\rowcolor{highlightbg}
Fonction $f$ & Fonction dérivée $f'$ \\
\hline
$a$ & $0$ \\
\hline
$ax$ & $a$ \\
\hline
$ax^2$ & $2ax$ \\
\hline
$ax^3$ & $3ax^2$\\
\hline
$ax^n$ & $nax^{n-1}$\\
\hline
$\frac{1}{x}$ & $\frac{-1}{x^2}$\\
\hline
\end{tabular}
\end{center}
\subsection*{Opérations}
Soit $u$ et $v$ deux fonctions dérivables sur un intervalle $I$ et $k$ un nombre réel alors
\begin{itemize}
\item La dérivée de $f(x) = u(x) + v(x)$ est $f'(x) = u'(x) + v'(x)$.
\item La dérivée de $f(x) = k \times u(x)$ est $f'(x) = k \times u'(x)$.
\item La dérivée de $f(x) = u(x) \times v(x)$ est $f'(x) = u'(x)v(x) + u(x)v'(x)$.
\end{itemize}
\subsection*{Exemple}
\afaire{Dériver la fonction $f(x) = (2x+1)\times\dfrac{1}{x}$}
\end{document}

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@ -0,0 +1,18 @@
\documentclass[a4paper,10pt]{article}
\usepackage{myXsim}
\author{Benjamin Bertrand}
\title{Dérivation - Cours}
\date{août 2020}
\DeclareExerciseCollection{banque}
\xsimsetup{
step=2,
}
\begin{document}
\input{exercises.tex}
\printcollection{banque}
\end{document}

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@ -51,7 +51,6 @@
\end{exercise} \end{exercise}
\begin{exercise}[subtitle={Réaction chimique autocatalytique}, step={1}, origin={Création}, topics={Dérivation}, tags={Dérivation}] \begin{exercise}[subtitle={Réaction chimique autocatalytique}, step={1}, origin={Création}, topics={Dérivation}, tags={Dérivation}]
\begin{minipage}{0.5\textwidth} \begin{minipage}{0.5\textwidth}
Une réaction autocatalytique est une réaction chimique dont le catalyseur figure parmi les produits de la réaction. On concidère une telle réaction où deu élément A et B réagissent pour donner deux B. L'évolution de la concentration de B au cours de l'expérience est donnée par le graphique ci-contre. Une réaction autocatalytique est une réaction chimique dont le catalyseur figure parmi les produits de la réaction. On concidère une telle réaction où deu élément A et B réagissent pour donner deux B. L'évolution de la concentration de B au cours de l'expérience est donnée par le graphique ci-contre.
\medskip \medskip
@ -75,4 +74,71 @@
\end{minipage} \end{minipage}
\end{exercise} \end{exercise}
\begin{exercise}[subtitle={Dérivation -- technique}, step={2}, origin={Création}, topics={Dérivation}, tags={Dérivation, technique}]
Déterminer les dérivées des fonctions suivantes
\begin{multicols}{3}
\begin{enumerate}
\item $f(x) = 2x^3 + 3x + 1$
\item $g(x) = 0.1x^5 + 2x^4 + x$
\item $h(x) = 5x^8 + 4x^4 + \frac{1}{x}$
\item $f(x) = (2x + 1) + (4x^2 - 1)$
\item $f(x) = -3x^4 + \frac{1}{3}x^3 - \frac{3}{4}x^2 + 10$
\item $f(x) = 5x + \frac{3x^2}{2}$
\item $f(x) = (2x + 1)(4x^2 - 1)$
\item $f(x) = x^2(x-1)$
\item $f(x) = 5x(x^4 + x)$
\end{enumerate}
\end{multicols}
\end{exercise}
\begin{exercise}[subtitle={Cercle et rayon}, step={2}, origin={Création}, topics={Dérivation}, tags={Dérivation, technique}]
On travaille avec un cercle de rayon $R$. On définit les deux formules suivantes
\[
\mbox{Périmètre: } P(R) = 2\pi R \qquad \qquad \qquad
\mbox{Aire } A(R) = \pi R^2
\]
\begin{enumerate}
\item Calculer $\dfrac{dP}{dR}$.
\item Calculer $\dfrac{dA}{dR}$.
\item (*) Exprimer $A$ en fonction $P$ et en déduire $\dfrac{dA}{dP}$.
\end{enumerate}
\end{exercise}
\begin{exercise}[subtitle={Étude de variations}, step={2}, origin={Création}, topics={Dérivation}, tags={Dérivation, technique}]
Soit $f$ la fonction définie sur $\R$ par
\[ f(t) = 0.5t^4 + t^3 + t^2 + 3t + 1 \]
\begin{enumerate}
\item Calculer $f'(t)$ puis en déduire que $f'(t) = (t^2+1)(2t+3)$.
\item Étudier le signe de $f'(t)$ et en déduire les variations de $f(t)$.
\item La fonction $f$ a-t-elle un maximum? Un minimum? Quelle est alors sa valeur?
\end{enumerate}
\end{exercise}
\begin{exercise}[subtitle={Démonstrations}, step={2}, origin={Création}, topics={Dérivation}, tags={Dérivation, Démonstration}]
Dans cet exercice, nous allons démontrer quelques formules de dérivations (toutes les autres formules se démontrent de la même manière, les calculs sont juste un peu plus long).
\begin{enumerate}
\item Formule de dérivation de $f(x) = 1$.
On veut connaître la dérivée de $f(x)$ au point $x$. Pour cela, on définit $x_1 = x$ et $x_2 = x + h$ avec $h$ un nombre que l'on rendra très petit.
\begin{enumerate}
\item Calculer $\dfrac{\Delta f}{\Delta x}$.
\item En rendant $h$ très petit (proche de 0) déterminer $f'(x) = \dfrac{df}{dx}$.
\end{enumerate}
\item Formule de dérivation de $g(x) = 2x$.
On veut connaître la dérivée de $g(x)$ au point $x$. Pour cela, on définit $x_1 = x$ et $x_2 = x + h$ avec $h$ un nombre que l'on rendra très petit.
\begin{enumerate}
\item Calculer $\dfrac{\Delta g}{\Delta x}$.
\item En rendant $h$ très petit (proche de 0) déterminer $g'(x) = \dfrac{dg}{dx}$.
\end{enumerate}
\item De la même façon que dans les deux questions précédentes, démontrer que la dérivée de $h(x) = x^2$ est
$h'(x) = \dfrac{dh}{dx} = 2x$.
\end{enumerate}
\end{exercise}
\collectexercisesstop{banque} \collectexercisesstop{banque}

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@ -1,5 +1,5 @@
Dérivation Dérivation Tsti2d
########## #################
:date: 2020-08-26 :date: 2020-08-26
:modified: 2020-08-26 :modified: 2020-08-26
@ -23,6 +23,10 @@ Il faudra inciter les élèves à utiliser les notations avec delta pour faire l
Cours: Vitesse/débit sur un intervalle de temps et instantanée. Cours: Vitesse/débit sur un intervalle de temps et instantanée.
.. image:: ./1B_vitesse.pdf
:height: 200px
:alt: Cours sur le construction de la vitesse instantanée.
Étape 2: Généralisation aux fonctions Étape 2: Généralisation aux fonctions
===================================== =====================================
@ -32,6 +36,10 @@ On reproduit ce qui a été fait dans l'étape précédente mais avec une foncti
Cours: Définition taux de variation, fonction dérivée, tangente et parallèle avec la vitesse. Formulaire des dérivées et des opérations avec les dérivées. Cours: Définition taux de variation, fonction dérivée, tangente et parallèle avec la vitesse. Formulaire des dérivées et des opérations avec les dérivées.
.. image:: ./2B_derivee.pdf
:height: 200px
:alt: Vision mathématique de la dérivation.
Étape 3: Problèmes physiques Étape 3: Problèmes physiques
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