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Dérivées exponentielles et logarithmiques

Dérivée de ln(2x) : pourquoi elle vaut 1/x, avec exemples

La dérivée de ln(2x) est 1/x, comme pour ln x. Deux démonstrations, une courbe qui montre pourquoi les pentes coïncident, et le cas différent de ln(2x + 1).

Dérivées exponentielles et logarithmiques Mis à jour Lecture : 2 min

En bref

\frac{d}{dx}\,\ln(2x) = \frac{1}{x}
Dérivée
\dfrac{1}{x} pour x > 0
Forme générale
\dfrac{d}{dx}\ln(kx) = \dfrac{1}{x} pour toute constante k > 0
Propriété clé du logarithme
\ln(2x) = \ln 2 + \ln x
Domaine de définition de ln(2x)
x > 0
Comparaison
\dfrac{d}{dx}\ln(2x + 1) = \dfrac{2}{2x + 1}
Sur cette page
  1. Démonstration 1 : la règle de dérivation en chaîne
  2. Démonstration 2 : décomposer le logarithme d'abord
  3. Courbe : deux courbes, mêmes pentes
  4. Quand la constante ne se simplifie pas
  5. Exemples corrigés
  6. Erreurs fréquentes

La dérivée de \ln(2x) est \dfrac{1}{x}. Cela surprend beaucoup d'élèves : le 2 disparaît, et la réponse est la même que la dérivée de ln x.

\frac{d}{dx}\,\ln(2x) = \frac{1}{x}, \qquad x > 0

Démonstration 1 : la règle de dérivation en chaîne

Posons u = 2x, donc u' = 2. La règle de dérivation en chaîne pour les logarithmes dit « dérivée de l'intérieur divisée par l'intérieur » :

\frac{d}{dx}\ln(2x) = \frac{u'}{u} = \frac{2}{2x} = \frac{1}{x}

Le 2 du numérateur se simplifie avec le 2 du dénominateur.

Démonstration 2 : décomposer le logarithme d'abord

La propriété du logarithme d'un produit dit \ln(ab) = \ln a + \ln b. Donc

\ln(2x) = \ln 2 + \ln x

Or \ln 2 \approx 0.693 n'est qu'un nombre, et la dérivée d'une constante vaut 0 :

\frac{d}{dx}\ln(2x) = 0 + \frac{1}{x} = \frac{1}{x}

Cette seconde démonstration explique pourquoi la réponse est la même que pour \ln x.

Courbe : deux courbes, mêmes pentes

Courbe de y = ln(2x) et de y = ln x
La courbe de \ln(2x) est celle de \ln x décalée vers le haut de \ln 2 \approx 0.693. Décaler une courbe vers le haut ne change pas sa pente, donc les deux ont pour dérivée \frac{1}{x}.

Pour tout x, les deux courbes sont séparées par la même distance verticale, donc leurs tangentes sont parallèles. En x = 2, par exemple, les deux ont une pente de \frac{1}{2}.

Quand la constante ne se simplifie pas

L'astuce ne fonctionne que si l'intérieur est une constante fois x. Comparez :

Fonction Dérivée La constante se simplifie-t-elle ?
\ln(2x) \frac{2}{2x} = \frac{1}{x} oui
\ln(5x) \frac{5}{5x} = \frac{1}{x} oui
\ln(2x + 1) \frac{2}{2x + 1} non
\ln(x + 2) \frac{1}{x + 2} non
\ln(2x^3) \frac{6x^2}{2x^3} = \frac{3}{x} le 2 se simplifie, la puissance reste

La dernière ligne fonctionne parce que \ln(2x^3) = \ln 2 + 3\ln x.

Exemples corrigés

Exemple 1 : une tangente. En x = \frac{1}{2}, \ln(2x) = \ln 1 = 0 et la pente vaut \frac{1}{1/2} = 2. La tangente est

y = 2\left(x - \tfrac{1}{2}\right) = 2x - 1

Exemple 2 : règle du produit. Pour f(x) = x\ln(2x), la règle du produit donne

f'(x) = \ln(2x) + x\cdot\frac{1}{x} = \ln(2x) + 1

Exemple 3 : un carré. Pour g(x) = \left[\ln(2x)\right]^2, la fonction extérieure est un carré :

g'(x) = 2\ln(2x)\cdot\frac{1}{x} = \frac{2\ln(2x)}{x}

Erreurs fréquentes

  1. Écrire \frac{1}{2x}. Vous avez divisé par l'intérieur mais oublié de multiplier par sa dérivée, 2.
  2. Écrire \frac{2}{x}. Vous avez multiplié par 2 mais n'avez pas gardé le 2 au dénominateur.
  3. Simplifier dans \ln(2x + 1). Le 2 ne se simplifie que si l'intérieur est exactement 2x.

Voir aussi la dérivée de ln(x²), où c'est une puissance et non un multiple qui se trouve dans le logarithme, et entraînez-vous avec les dérivées des fonctions exponentielles et logarithmes.

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Questions fréquentes

Quelle est la dérivée de ln(2x) ?

La dérivée de \ln(2x) est \frac{1}{x}.

Pourquoi la dérivée de ln(2x) est-elle la même que celle de ln x ?

Parce que \ln(2x) = \ln 2 + \ln x. Les deux fonctions ne diffèrent que de la constante \ln 2, donc leurs courbes se déduisent l'une de l'autre par une translation verticale et ont la même pente partout.

Quelle est la dérivée de ln(3x) ?

C'est aussi \frac{1}{x}. Pour toute constante positive k, \frac{d}{dx}\ln(kx) = \frac{k}{kx} = \frac{1}{x}.

Quelle est la dérivée de ln(2x + 1) ?

C'est \frac{2}{2x + 1}. Avec le 1 ajouté à l'intérieur, la constante ne se sépare plus en un logarithme à part, donc rien ne se simplifie.

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