« Fonction logarithme/Étude de la fonction logarithme népérien » : différence entre les versions

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{{Théorème
| contenu=La fonction logarithme népérien est définie sur l’intervalle <math>\left]0;,+\infty\right[</math>, sur lequel elle est strictement croissante.
 
<math>\begin{array}{c|ccc|}
x&0&&+\infty\\
\hline
\textrmtext{Variations~ de }~\ln&&\nearrow&\\
\end{array}
</math>}}
 
*En Sieffet, <math>\forall x > 0 alors <math>\quad\ln'(x)=\frac1x>0</math>.
 
{{Démonstration déroulante|contenu=
* Si x > 0 alors <math>\ln'(x)=\frac1x>0</math>
* Donc ln est strictement croissante.}}
 
== Courbe représentative ==
Ligne 33 ⟶ 30 :
x&0&&1&&+\infty\\
\hline
\textrmtext{Signe~ de }~\ln(x)&&-&0&+&\\
\end{array}
</math>
 
 
En effet, <math>\ln</math> est strictement croissante et s'annule en <math>1</math>.
{{Démonstration déroulante|contenu =
On déduit du tableau de variations
le signe de ln(x) quand x > 0.
ln(1) = 0 et ln est strictement
croissante donc :
* Si 0 < x < 1 alors ln(x) < 0.
* Si x > 1 alors ln(x) > 0.}}
 
== Étude des limites ==
 
=== Limite en <math>+\infty</math> ===
<math>\lim_{x\to+\infty}\ln(x)=+\infty</math>
{{Démonstration déroulante|contenu=
Comme on sait que <math>\ln</math> est croissante, il suffit de regarder l’évolution de ''<math>\ln''(x_n)</math> sur une suite <math>(x_n)</math> de valeurs tendant vers <math>+\infty</math>, par exemple <math>x_n=2^n</math>.
 
<math>\ln(2^n)=n * \ln(2)=</math> ntend *vers constante<math>+\infty</math> quand ''n'' tend vers <math>+\infty</math>, car <math>\ln(2)>0</math>.
Comme on sait que ''ln'' est croissante.
}}
 
il suffit de regarder l’évolution de ''ln'' sur une suite de valeurs tendant vers <math>+\infty</math>,
 
par exemple la suite géométrique de raison 2 composée des puissances de 2 .
 
<math>\ln(2^n)=n * \ln(2)= n * constante</math> tend vers <math>+\infty</math>
 
quand ''n'' tend vers <math>+\infty</math>.
 
En conclusion :
 
<math>\lim_{x\to+\infty}\ln(x)=+\infty</math>
 
=== Limite en 0{{exp|+}}===
Ligne 83 ⟶ 66 :
</math>}}
 
===Le nombre e et l’équation ln(''x'') = 1===
D’après le tableau de variations, <math>\ln</math> est une [[Application (mathématiques)/Injection, surjection, bijection|bijection]] de <math>\left]0,+\infty\right[</math> sur <math>\R</math>. En particulier :
 
D’après le tableau de variations, le nombre ln(x) prend toutes les valeurs réelles quand x varie sur <math>\left]0;+\infty\right[</math>, chacune exactement 1 fois. On dit que ''ln'' est une bijection de <math>\left]0;+\infty\right[</math> sur <math>\R</math>.
 
En particulier :
 
{{Théorème
| contenu=Il existe un unique nombre, noté ''e'' (constante de Neper, ou parfois nombre d'Euler) tel que <math>\ln(e)=1</math>.}}
 
 
{{Théorème|contenu={{Wikipédia|e (nombre)}}
{{Propriété
| contenu=Il existe un unique nombreréel, noté ''<math>\mathrm e''</math> (constante de Neper, ou parfois nombre d'Euler) tel que <math>\ln(\mathrm e)=1</math>.}}
| contenu =
}}
''e'' est irrationnel, de valeur approchée 2,718.}}
 
{{Propriété|contenu=
''Le nombre <math>\mathrm e''</math> est irrationnel, de valeur approchée 2,718.}}
}}
 
(En fait, [[Démonstration de la transcendance de e et pi|e est même transcendant]].)
{{Bas de page
| idfaculté = mathématiques