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Définition et propriétés algébriques

24 min5 exercicesSéquence 1.1Terminale

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Durée : 24 min

Définition du logarithme népérien

Définition : la fonction logarithme népérien, notée ln\ln, est la fonction réciproque de la fonction exponentielle. Elle est définie sur ]0;+[]0;+\infty[ et vérifie :

ln(ex)=x pour tout xReln(x)=x pour tout x>0\ln(e^x) = x \text{ pour tout } x \in \mathbb{R} \qquad\qquad e^{\ln(x)} = x \text{ pour tout } x>0

En particulier : ln(1)=0\ln(1) = 0 (car e0=1e^0=1) et ln(e)=1\ln(e) = 1 (car e1=ee^1=e).

Conséquence graphique : les courbes de exp\exp et ln\ln sont symétriques par rapport à la droite d'équation y=xy=x.

Propriétés algébriques

Pour tous réels a,b>0a,b>0 et tout entier nn :

ln(ab)=ln(a)+ln(b)ln(ab)=ln(a)ln(b)ln(1a)=ln(a)ln(an)=nln(a)ln(a)=12ln(a)\ln(ab) = \ln(a)+\ln(b) \qquad \ln\left(\dfrac{a}{b}\right) = \ln(a)-\ln(b) \qquad \ln\left(\dfrac{1}{a}\right) = -\ln(a) \qquad \ln(a^n) = n\ln(a) \qquad \ln(\sqrt{a}) = \dfrac{1}{2}\ln(a)

Exemple : ln(8)=ln(23)=3ln(2)\ln(8) = \ln(2^3) = 3\ln(2).

Équations et inéquations avec le logarithme

Comme ln\ln est strictement croissante sur ]0;+[]0;+\infty[ (donc injective), pour tous réels a,b>0a,b>0 :

ln(a)=ln(b)    a=bln(a)<ln(b)    a<b\ln(a)=\ln(b) \iff a=b \qquad\qquad \ln(a)<\ln(b) \iff a<b

Attention : le logarithme n'est défini que pour des nombres strictement positifs. Avant de résoudre toute équation avec ln\ln, il faut toujours vérifier le domaine de validité.

Exemple : résoudre ln(x+1)=ln(5)\ln(x+1) = \ln(5) nécessite x+1>0x+1>0, soit x>1x>-1 ; sous cette condition, l'équation équivaut à x+1=5x+1=5, soit x=4x=4 (qui vérifie bien x>1x>-1).

Exercices

Quelle est la valeur de ln(1)\ln(1) ?

Le logarithme népérien est défini pour tous les nombres réels, y compris les négatifs.

Pour quelles valeurs de xx l'expression ln(5x)\ln(5-x) est-elle définie ?

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