TerminaleAnalyse

Variations et limites de l'exponentielle

26 min5 exercicesSéquence 2.2Terminale

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Durée : 26 min

Sens de variation

Comme exp(x)=exp(x)>0\exp'(x) = \exp(x) > 0 pour tout réel xx, la fonction exponentielle est strictement croissante sur R\mathbb{R}.


xx-\infty++\infty
|---|---|---|---|


exp(x)=exp(x)\exp'(x)=\exp(x)++
exp(x)\exp(x)00\nearrow++\infty

Limites aux bornes

limx+ex=+limxex=0\lim_{x\to+\infty} e^x = +\infty \qquad\qquad \lim_{x\to-\infty} e^x = 0

La droite y=0y=0 (l'axe des abscisses) est donc asymptote horizontale à la courbe de exp\exp en -\infty.

Dérivée de eu(x)e^{u(x)}

Formule : (eu(x))=u(x)×eu(x)\left(e^{u(x)}\right)' = u'(x)\times e^{u(x)}

Exemple : f(x)=e3x+1f(x) = e^{-3x+1}. On pose u(x)=3x+1u(x)=-3x+1, donc u(x)=3u'(x)=-3 :

f(x)=3e3x+1f'(x) = -3e^{-3x+1}

Comme eu(x)>0e^{u(x)}>0 toujours, le signe de f(x)f'(x) est celui de u(x)u'(x) : ici f(x)<0f'(x)<0 pour tout xx, donc ff est strictement décroissante sur R\mathbb{R}.

Croissances comparées (admis)

Théorème (croissances comparées) : pour tout entier nn,

limx+exxn=+limxxnex=0\lim_{x\to+\infty} \dfrac{e^x}{x^n} = +\infty \qquad\qquad \lim_{x\to-\infty} x^n e^x = 0

Cela signifie que l'exponentielle "l'emporte" toujours sur les puissances de xx quand x+x\to+\infty : même si xnx^n devient très grand, exe^x devient encore bien plus grand.

Exemple d'application : limx+exx2=+\lim_{x\to+\infty}\dfrac{e^x}{x^2} = +\infty et limxx2ex=0\lim_{x\to-\infty} x^2e^x = 0.

Exercices

Quelle est la limite de exe^x quand xx \to -\infty ?

La fonction exponentielle est strictement croissante sur R\mathbb{R}.

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