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Dérivée des fonctions trigonométriques. Larry Gingras, professeur Adapté par Jacques Paradis, professeur. Plan de la rencontre. Angles – Rappel Définition des fonctions sinus et cosinus Identités trigonométriques Autres fonctions trigonométriques et trigonométrie du triangle rectangle - PowerPoint PPT Presentation
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Dérivée des fonctions trigonométriques
Larry Gingras, professeurAdapté par Jacques Paradis, professeur
2Département de mathématiques
Plan de la rencontre Angles – Rappel Définition des fonctions sinus et cosinus Identités trigonométriques Autres fonctions trigonométriques et
trigonométrie du triangle rectangle Dérivée des fonctions sinus et cosinus Dérivée des fns tangente et cotangente Dérivé des fns sécante et cosécante Applications aux taux liés
3
Angle se calcule en degré ou en radian : 1 radian = longueur du rayon 2 radians = 360° et radians = 180° Exemples :
/6 = ?°; /3 = ?°; 45° = ? rad; 90 ° = ?
Signe d’un angle : Angle positif : sens anti-horaire Angle négatif : sens horaire
Remarque : les formules de dérivation des fonctions trigonométriques ne sont valables que pour des angles mesurés en radians.
Angles (rappel)
Département de mathématiques
-
4Département de mathématiques
Fonctions sinus et cosinus Soit le cercle trigonométrique, cercle de rayon
égal à 1 et centré à l’origine du plan cartésien: Sinus = sin = ordonnée du point P : y Cosinus = cos = abscisse du point P : x Exemples :
sin0= 0cos0 = 1sin(/2) = 1cos(/2) = 0sin(/6) = ?cos((/3) = ?
P
(1 , 0)
(0 , 1)
5Département de mathématiques
Identités trigonométriques
cos = sin(/2 - sin = cos(/2 - )
(a , b)
(b , a)
(/2) –
6
Tangente, cotangente, sécante et cosécante
Trigonométrie du triangle rectangle :
Département de mathématiques
Autres fonctions trigonométriques
sintancos
coscotsin
1seccos
1cscsin
coté opposé asinhypoténuse c
coté opposé atancoté adjacent b
coté adjacent bcoshypoténuse c
b
ac
7Département de mathématiques
Moyen mnémotechnique S inus O pposé H ypothénuse
C osinus A djacent H ypothénuse
T angente O pposé A djacent
opphyp
adj
8Département de mathématiques
Moyen mnémotechnique
Sinus
Cosécante
cosec x = 1/sin x
9Département de mathématiques
Limites (1de 2)
10
x
xx
)sin(lim
0
tan3lim ?2x
xx
10Département de mathématiques
Limites (2de 2)
010
xx
x
)cos(lim
11Département de mathématiques
Dérivée de la fonction sinus
xxdxd cossin
-
12Département de mathématiques
Démonstration
hxhxx
dxd
h
)sin()sin(limsin
0
hxhxhx
h
)sin(sincoscossinlim
0
hhx
hxhx
h
sincos)sin(cossinlim
0
hhx
hhx
hh
sincoslimcossinlim
00
1
0 0
cos 1 sinsin coslim lim
h h
h hx xh h
10 xx cossin xcos
[sin f (x)] [cos f (x)] f (x) ' '
13Département de mathématiques
Dérivée de la fonction cosinus
xxdxd sincos
/2-/2
14Département de mathématiques
Démonstration
cos( x) x '2 2
cos( x) ( 1)2
d dcosx sin( x)2dx dx
cos( x)2
sinx
(a , b)
(b , a)
x
(/2) – x
15Département de mathématiques
Sinus et cosinus
-
/2-/2
On peut voir que la variation de la pente de la tangente de la fonction sinus correspond bien à la fonction cosinus
16Département de mathématiques
Dérivée de tan x et cot x
-/2-/2
xxdxd 2sectan xx
dxd 2csccot
xxx
cossintan
xxx
sincoscot
17Département de mathématiques
Démonstration
2x
xxxxxx
dxdx
dxd
cos
'cossincos'sincossintan
Rem: La démonstration pour cot x se fait de façon similaire
x
xxxx2cos
sinsincoscos
xxxx
22
22 1coscos
sincos
21
xcos2sec x
18Département de mathématiques
-/2-/2
Dérivée de sec x et csc x
xx
cossec 1
x
xsin
csc 1
xxxdxd tansecsec xxx
dxd cotcsccsc
19Département de mathématiques
Démonstration
xdxd
xxdxdx
dxd cos
coscossec
2
11
Rem: La démonstration pour csc x se fait de façon similaire
xx
sincos
2
1
xx
x cossin
cos
1
xx tansec
20Département de mathématiques
Résumé
d sin f(x) cos f(x) f '(x)
dx
d cos f(x) sin f(x) f '(x)dx
2d tanf(x) sec f(x) f '(x)
dx
2d cot f(x) csc f(x) f '(x)dx
d sec f(x) sec f(x) tanf(x) f '(x)
dx
d csc f(x) csc f(x)cot f(x) f '(x)
dx
21Département de mathématiques
Exemples : Trouver la dérivée de :
1)
2)
3)
3( ) tan 4f x x
xxxf cotcos)( 1
xxxy
secsin
22Département de mathématiques
Exercices Calculer f’(x) si
a) f(x) = sinx3
b) f(x) = sin3x c) f(x) = sin(x2 + 2)5 cosx
d)
e)
Remarque : sin3x n’est pas le produit de 2 fonctions.
2
cos2xf(x)sin (x 1)
3 4x y tany sec 3x
23Département de mathématiques
Application aux taux liés (exemple)
Un homme est assis au bout d’un quai situé 5 m au-dessus du niveau de l’eau. À l’aide d’une câble attaché à sa chaloupe, il ramène celle-ci vers le quai. S’il tire le câble à une vitesse de 2 m/s, à quel taux varie l’angle entre le câble et la surface de l’eau quand la longueur du câble entre l’homme et la chaloupe est de 10 m?
5 mz
24Département de mathématiques
Application aux taux liés (exercice)
Une échelle de 6 m de longueur est appuyée contre un mur. Le pied de l’échelle s’éloigne du mur à la vitesse de 0,5 m/s. Donner le taux de variation par rapport au temps t de l’angle formé par le haut de l’échelle et le mur lorsque le pied de l’échelle est à 3 m du mur.
6 m
x
25Département de mathématiques
Devoir Test préliminaire, page 359, partie A : nos 1(e, f, g),
2, 3, 4 et 6, partie B : nos 1 et 4a. Exercice 9.1, page 366, nos 1, 2, 3 et 6. Exercice 9.2, page 372, nos 1, 2, 3, 4a, 4b, 5a et 5b. Exercice 9.3, page 380, nos 8, 9a et 9b. Exercices récapitulatifs, page 383, no11(remarque:
18 km/h = 5 m/s et tan = x/20 où x : distance parcourue par le train) et 13, 18a,18b et 18c (i).
Réponses : 11b) 0,001 rad/s et 11c) 1/104 rad/s18a) 13+5sin, 18b) 20cos m/min, 18c) i) h= 18 m et v = 20 m/min.
26Département de mathématiques
Exemple 13( ) tan 4f x x
3( ) (tan 4 )f x x
2 2'( ) 3(tan 4 ) (sec 4 ) 4 f x x x
2 2'( ) 12 tan 4 sec 4f x x x
27Département de mathématiques
Exemple 2
xxxf cotcos)( 1
'cotcoscot'cos)(' xxxxxf 11
xxxxxf 210 csccoscotsin)('
xxxx
xxxxf 2
2
2
11sin
cossincossincoscos)('
2
cos 1'( ) sin cos 1sin sin
xf x x xx x
28Département de mathématiques
Exemple 3
xxxy
secsin
2xxxxxxx
dxdy
sec
'secsinsec'sin
x
xxxxxxxxx2sec
tansecsinsec)'(sinsin)'(
x
xxxxxxxx2
1sec
tansecsinsec)(cossin
2
sec sinsin cos sinsec cos
sincos sin cos sincos
x xx x x x xx x
xx x x x x xx
xxxxxx 22 sincoscossin