6. Fonctions logarithmes
La fonction ln : définition, propriétés algébriques, limites et logarithme de base a.
∫Résumé du cours
Définition
ln est la primitive de x ↦ 1/x sur ]0 ; +∞[ qui s’annule en 1. Donc ln 1 = 0, (ln x)’ = 1/x > 0 : ln est strictement croissante. Le nombre e ≈ 2,718 vérifie ln e = 1.
Propriétés (a, b > 0, r ∈ ℚ)
ln(ab) = ln a + ln b ; ln(a/b) = ln a − ln b ; ln(1/a) = −ln a ; ln(aʳ) = r ln a ; ln √a = (1/2) ln a.
ln a = ln b ⇔ a = b ; ln a < ln b ⇔ a < b ; ln x > 0 ⇔ x > 1.
Limites
- limx→+∞ ln x = +∞ ; limx→0⁺ ln x = −∞ (asymptote verticale x = 0).
- Croissances comparées : limx→+∞ (ln x)/x = 0 ; limx→0⁺ x ln x = 0 ; plus généralement (ln x)/xⁿ → 0 et xⁿ ln x → 0.
- limx→1 (ln x)/(x − 1) = 1 ; limx→0 ln(1 + x)/x = 1.
- La courbe admet une branche parabolique de direction (Ox) en +∞.
Dérivée et primitive
(ln u)’ = u’/u (u > 0) ; (ln|u|)’ = u’/u. Une primitive de u’/u est ln|u|.
Logarithme de base a
loga(x) = ln x / ln a (a > 0, a ≠ 1). Le logarithme décimal log = log₁₀ vérifie log 10ⁿ = n.
✎Exemples corrigés
Exemple 1
Résoudre ln(x − 1) + ln(x + 1) = ln 3.
Voir la correction
Seule x = 2 vérifie x > 1.
Exemple 2
Calculer limx→+∞ (x − ln x).
Voir la correction
?Teste-toi
Clique sur la bonne réponse.
-
ln(e³) = ?
Réponse
b) 3 — ln(eʳ) = r ln e = r. -
ln 8 = ?
Réponse
a) 3 ln 2 — 8 = 2³. -
limx→0⁺ x ln x = ?
Réponse
b) 0 — Croissance comparée : x l’emporte. -
Une primitive de 2x/(x² + 1) est…
Réponse
a) ln(x² + 1) — Forme u’/u.
الدالة ln: تعريفها، خاصياتها الجبرية، نهاياتها واللوغاريتم للأساس a.
∫ملخص الدرس
تعريف
ln هي الدالة الأصلية لـ x ↦ 1/x على ]0 ; +∞[ التي تنعدم في 1. إذن ln 1 = 0، و (ln x)’ = 1/x > 0: ln تزايدية قطعًا. والعدد e ≈ 2,718 يحقق ln e = 1.
الخاصيات (a, b > 0، r ∈ ℚ)
ln(ab) = ln a + ln b ؛ ln(a/b) = ln a − ln b ؛ ln(1/a) = −ln a ؛ ln(aʳ) = r ln a ؛ ln √a = (1/2) ln a.
ln a = ln b ⇔ a = b ؛ ln a < ln b ⇔ a < b ؛ ln x > 0 ⇔ x > 1.
النهايات
- limx→+∞ ln x = +∞ ؛ limx→0⁺ ln x = −∞ (مقارب رأسي x = 0).
- التزايد المقارن: limx→+∞ (ln x)/x = 0 ؛ limx→0⁺ x ln x = 0 ؛ وعمومًا (ln x)/xⁿ ← 0 و xⁿ ln x ← 0.
- limx→1 (ln x)/(x − 1) = 1 ؛ limx→0 ln(1 + x)/x = 1.
- يقبل المنحنى فرعًا شلجميًا اتجاهه (Ox) عند +∞.
المشتقة والدالة الأصلية
(ln u)’ = u’/u (u > 0) ؛ (ln|u|)’ = u’/u. دالة أصلية لـ u’/u هي ln|u|.
اللوغاريتم للأساس a
loga(x) = ln x / ln a (a > 0، a ≠ 1). اللوغاريتم العشري log = log₁₀ يحقق log 10ⁿ = n.
✎أمثلة محلولة
مثال 1
حل ln(x − 1) + ln(x + 1) = ln 3.
عرض الحل
فقط x = 2 يحقق x > 1.
مثال 2
احسب limx→+∞ (x − ln x).
عرض الحل
?اختبر نفسك
اضغط على الجواب الصحيح.
-
ln(e³) = ؟
الجواب
ب) 3 — ln(eʳ) = r ln e = r. -
ln 8 = ؟
الجواب
أ) 3 ln 2 — 8 = 2³. -
limx→0⁺ x ln x = ؟
الجواب
ب) 0 — تزايد مقارن: x هو الغالب. -
دالة أصلية لـ 2x/(x² + 1) هي…
الجواب
أ) ln(x² + 1) — الشكل u’/u.
Résumé rédigé par Nqraw selon le programme officiel marocain.