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Dérivées trigonométriques

Dérivée de cot x : formule, démonstration et exemples

La dérivée de cot x est -csc²x. Démonstration par le quotient, la forme -(1 + cot²x), version composée pour cot(u) et exemples comme cot(2x).

Dérivées trigonométriques Mis à jour Lecture : 2 min

En bref

\frac{d}{dx}\,\cot x = -\csc^2 x
Dérivée
-\csc^2 x pour x \ne k\pi
Autres formes
-\dfrac{1}{\sin^2 x} = -(1 + \cot^2 x)
Forme composée
\dfrac{d}{dx}\cot u = -\csc^2 u \cdot u'
Pente en x = π/2
-\csc^2\frac{\pi}{2} = -1
Version intégrale
\int \csc^2 x\,dx = -\cot x + C
Sur cette page
  1. Courbe de cot x et de sa dérivée
  2. Démonstration par la règle du quotient
  3. Une seconde démonstration à partir de tan x
  4. La version composée : dérivée de cot(u)
  5. Exemples corrigés
  6. Comment la retenir
  7. Erreurs fréquentes

La dérivée de \cot x est -\csc^2 x. C'est la partenaire en « co » de \frac{d}{dx}\tan x = \sec^2 x : on passe aux cofonctions et on ajoute un signe moins.

\frac{d}{dx}\,\cot x = -\csc^2 x

Courbe de cot x et de sa dérivée

Courbe de y = cot x et de sa dérivée y = -csc²x
Une branche de \cot x sur (0, \pi). Elle descend toujours, et la pente est la moins forte en x = \frac{\pi}{2}, où elle vaut -1.

Démonstration par la règle du quotient

Écrivons \cot x = \frac{\cos x}{\sin x} et utilisons la règle du quotient :

\frac{d}{dx}\cot x = \frac{(-\sin x)\sin x - \cos x\cos x}{\sin^2 x} = \frac{-(\sin^2 x + \cos^2 x)}{\sin^2 x}

Le numérateur vaut -1, donc

\frac{d}{dx}\cot x = -\frac{1}{\sin^2 x} = -\csc^2 x

Une seconde démonstration à partir de tan x

Comme \cot x = (\tan x)^{-1}, la règle de dérivation en chaîne et la dérivée de tan x donnent

-(\tan x)^{-2}\sec^2 x = -\frac{\cos^2 x}{\sin^2 x}\cdot\frac{1}{\cos^2 x} = -\frac{1}{\sin^2 x}

Même résultat. L'identité \csc^2 x = 1 + \cot^2 x permet aussi d'écrire la réponse sous la forme -(1 + \cot^2 x).

La version composée : dérivée de cot(u)

\frac{d}{dx}\,\cot u = -\csc^2 u\cdot u'
Fonction Intérieur u Dérivée
\cot(2x) 2x -2\csc^2(2x)
\cot(x^3) x^3 -3x^2\csc^2(x^3)
\cot\sqrt{x} \sqrt{x} -\frac{\csc^2\sqrt{x}}{2\sqrt{x}}
\cot(\pi - x) \pi - x \csc^2(\pi - x)

Exemples corrigés

Exemple 1 : une puissance. \frac{d}{dx}\cot^2 x = 2\cot x\cdot(-\csc^2 x) = -2\cot x\csc^2 x.

Exemple 2 : un produit. \frac{d}{dx}(x\cot x) = \cot x - x\csc^2 x.

Exemple 3 : une valeur. En x = \frac{\pi}{4}, \csc\frac{\pi}{4} = \sqrt{2}, donc la pente vaut -(\sqrt{2})^2 = -2. La tangente passant par \left(\frac{\pi}{4}, 1\right) est y = 1 - 2\left(x - \frac{\pi}{4}\right).

Exemple 4 : le logarithme du sinus. \frac{d}{dx}\ln(\sin x) = \frac{\cos x}{\sin x} = \cot x. En dérivant à nouveau, on obtient -\csc^2 x. C'est pourquoi \int\cot x\,dx = \ln\lvert\sin x\rvert + C, voir l'intégrale de cot x.

Comment la retenir

Associez \cot x à \tan x. La dérivée de la tangente est \sec^2 x. Remplacez chaque fonction par sa partenaire en « co », tangente par cotangente et sécante par cosécante, puis placez un signe moins devant. Vous obtenez -\csc^2 x sans démonstration. Le même échange fonctionne pour toutes les paires de dérivées trigonométriques, donc il suffit de mémoriser trois des six résultats. Un coup d'œil à la courbe confirme le signe : chaque branche de la cotangente descend de gauche à droite, donc sa pente doit toujours être négative. La pente devient plus forte près des asymptotes, aux multiples de \pi, là où \csc^2 x explose.

Erreurs fréquentes

  1. Oublier le signe moins. La cotangente est toujours décroissante, donc sa dérivée doit être négative.
  2. Écrire -\csc x\cot x. C'est la dérivée de csc x, un autre résultat.
  3. Écrire -\sec^2 x. Le carré porte sur la cosécante, la partenaire de la sécante.

Pour retrouver toute la famille au même endroit, lisez dérivées des fonctions trigonométriques.

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Questions fréquentes

Quelle est la dérivée de cot x ?

La dérivée de \cot x est -\csc^2 x = -\frac{1}{\sin^2 x}.

Comment démontrer la dérivée de cot x ?

On écrit \cot x = \frac{\cos x}{\sin x}. La règle du quotient donne \frac{-\sin^2 x - \cos^2 x}{\sin^2 x} = -\frac{1}{\sin^2 x} = -\csc^2 x.

Quelle est la dérivée de cot(2x) ?

Par la règle de dérivation en chaîne, -2\csc^2(2x).

Quelle est la dérivée de cot²x ?

C'est 2\cot x\cdot(-\csc^2 x) = -2\cot x\csc^2 x.

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