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Dérivées exponentielles et logarithmiques

Dérivée de e^(x²) : formule, étapes et exemples

La dérivée de e^(x²) est 2x·e^(x²). Étapes de la dérivation en chaîne, dérivée seconde, différence avec (eˣ)² et exemples comme e^(−x²).

Dérivées exponentielles et logarithmiques Mis à jour Lecture : 2 min

En bref

\frac{d}{dx}\,e^{x^2} = 2x\,e^{x^2}
Dérivée
2x\,e^{x^2}
Dérivée seconde
(4x^2 + 2)\,e^{x^2}
Point critique
x = 0, un minimum
Fonction liée
\dfrac{d}{dx}e^{-x^2} = -2x\,e^{-x^2}
Intégrale
\int e^{x^2}\,dx n'a pas d'expression élémentaire
Sur cette page
  1. Étape par étape avec la règle de dérivation en chaîne
  2. Courbe de e^(x²) et de sa dérivée
  3. Dérivée seconde
  4. e^(x²) ou (eˣ)²
  5. Exemples corrigés
  6. Erreurs fréquentes

La dérivée de e^{x^2} est 2x\,e^{x^2}. L'exponentielle est recopiée telle quelle et multipliée par la dérivée de l'exposant x^2.

\frac{d}{dx}\,e^{x^2} = 2x\,e^{x^2}

Étape par étape avec la règle de dérivation en chaîne

La fonction est une composée : une exponentielle extérieure e^u et un intérieur u = x^2. D'après la règle de dérivation en chaîne :

  1. On dérive l'extérieur en gardant l'intérieur : comme la dérivée de eˣ est e^x, on obtient e^{x^2}.
  2. On dérive l'intérieur : \frac{d}{dx}x^2 = 2x.
  3. On multiplie : e^{x^2}\cdot 2x = 2x\,e^{x^2}.

On écrit en général le 2x devant, pour que personne ne le prenne pour une partie de l'exposant.

Courbe de e^(x²) et de sa dérivée

Courbe de y = e^(x²) et de sa dérivée y = 2x·e^(x²)
La fonction a un minimum en (0, 1), où la dérivée s'annule. Loin de 0, les deux croissent très vite.

La dérivée 2x\,e^{x^2} est négative pour x < 0 et positive pour x > 0, car e^{x^2} est toujours positif. La courbe descend donc, atteint son minimum en x = 0, puis remonte. Elle est symétrique par rapport à l'axe des ordonnées, et sa dérivée est une fonction impaire.

Dérivée seconde

On dérive 2x\,e^{x^2} avec la règle du produit :

\frac{d^2}{dx^2}e^{x^2} = 2\cdot e^{x^2} + 2x\cdot 2x\,e^{x^2} = (4x^2 + 2)\,e^{x^2}

Comme 4x^2 + 2 > 0, la courbe est convexe partout et n'a aucun point d'inflexion.

e^(x²) ou (eˣ)²

Elles se ressemblent mais ce sont des fonctions différentes :

Fonction Forme simplifiée Dérivée
e^{x^2} e^{(x^2)} 2x\,e^{x^2}
(e^x)^2 e^{2x} 2e^{2x}

En x = 3 : e^{x^2} = e^9 \approx 8103, mais (e^x)^2 = e^6 \approx 403. Voir la dérivée de e^(2x) pour la seconde.

Exemples corrigés

Exemple 1 : la courbe en cloche. Pour f(x) = e^{-x^2}, la dérivée intérieure est -2x :

f'(x) = -2x\,e^{-x^2}

Cette forme est au cœur de la loi normale. Le maximum est en x = 0.

Exemple 2 : une constante dans l'exposant. Pour g(x) = e^{3x^2 + 1},

g'(x) = 6x\,e^{3x^2 + 1}

Exemple 3 : un produit. Pour h(x) = x\,e^{x^2},

h'(x) = e^{x^2} + x\cdot 2x\,e^{x^2} = (1 + 2x^2)\,e^{x^2}

Remarquez que h'(x) est toujours positive, donc h est toujours croissante.

Erreurs fréquentes

  1. Oublier le 2x. \frac{d}{dx}e^{x^2} = e^{x^2} est faux ; cela ne marche que pour e^x tout seul.
  2. Écrire e^{2x}. L'exposant ne change jamais quand on dérive une exponentielle.
  3. Utiliser la règle de la puissance. x^2 e^{x^2 - 1} traite l'exponentielle comme une puissance de e à base variable. Ce n'en est pas une.
  4. S'attendre à une intégrale facile. On dérive e^{x^2} en une ligne, mais sa primitive n'a pas d'expression élémentaire. Lisez l'intégrale de e^(x²) pour comprendre pourquoi, et ce qu'on fait à la place.

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Questions fréquentes

Quelle est la dérivée de e^(x²) ?

La dérivée de e^{x^2} est 2x\,e^{x^2}, d'après la règle de dérivation en chaîne.

Quelle est la dérivée seconde de e^(x²) ?

On applique la règle du produit à 2x\,e^{x^2} : 2e^{x^2} + 2x\cdot 2x\,e^{x^2} = (4x^2 + 2)e^{x^2}.

Quelle est la dérivée de e^(−x²) ?

La dérivée intérieure est -2x, donc la réponse est -2x\,e^{-x^2}.

e^(x²) est-il la même chose que (e^x)² ?

Non. (e^x)^2 = e^{2x}, dont la dérivée est 2e^{2x}. Dans e^{x^2}, seul le x est élevé au carré.

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