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Règles de dérivation

Dérivée d'une fonction réciproque : formule et exemples

La dérivée de la réciproque f⁻¹ en x vaut 1/f'(f⁻¹(x)). La formule, pourquoi les pentes sont inverses, des exemples corrigés, arcsin et ln.

Règles de dérivation Mis à jour Lecture : 3 min

En bref

(f^{-1})'(x) = \frac{1}{f'\big(f^{-1}(x)\big)}
S'applique à
Une fonction f bijective et dérivable, aux points où f'(f^{-1}(x)) \ne 0
Forme ponctuelle
Si f(a) = b, alors (f^{-1})'(b) = \frac{1}{f'(a)}
Notation de Leibniz
\frac{dx}{dy} = \frac{1}{dy/dx}
Interprétation graphique
La symétrie par rapport à y = x échange les variations verticale et horizontale, donc les pentes deviennent inverses
Permet d'obtenir
Les dérivées de \ln x, \sqrt{x}, \arcsin x et \arctan x
Sur cette page
  1. La formule de la dérivée de la réciproque
  2. Pourquoi la formule fonctionne
  3. Exemples corrigés
  4. Les dérivées que donne la formule
  5. Erreurs fréquentes

La dérivée de la fonction réciproque s'obtient à partir de la dérivée de la fonction de départ. Si f a pour pente m au point (a, b), alors f^{-1} a pour pente \frac{1}{m} au point symétrique (b, a). Il n'est pas nécessaire de connaître une formule de la réciproque pour l'utiliser.

La formule de la dérivée de la réciproque

Soit f une fonction bijective et dérivable, de réciproque f^{-1}. Si f'(f^{-1}(x)) \ne 0, alors f^{-1} est dérivable en x et

(f^{-1})'(x) = \frac{1}{f'\big(f^{-1}(x)\big)}

La forme ponctuelle est en général plus pratique. Si f(a) = b et f'(a) \ne 0 :

(f^{-1})'(b) = \frac{1}{f'(a)}

En notation de Leibniz, avec y = f(x) et x = f^{-1}(y), cela s'écrit \frac{dx}{dy} = \frac{1}{dy/dx}.

Courbes de y = x² et y = √x, symétriques par rapport à y = x
En (2, 4), la parabole a pour pente 4. Au point symétrique (4, 2), la racine carrée a pour pente \frac{1}{4}.

Pourquoi la formule fonctionne

On part de l'identité f(f^{-1}(x)) = x et on dérive les deux membres avec la règle de dérivation en chaîne :

f'\big(f^{-1}(x)\big) \cdot (f^{-1})'(x) = 1

En divisant par f'(f^{-1}(x)), on obtient la formule. Géométriquement, la symétrie d'une courbe par rapport à y = x échange x et y, donc échange les variations verticale et horizontale : chaque pente est remplacée par son inverse.

Exemples corrigés

Exemple 1 : sans formule pour la réciproque. Soit f(x) = x^3 + x + 1, strictement croissante et donc bijective sur son image. Calculer (f^{-1})'(3).

Étape 1. On résout f(a) = 3 : a^3 + a + 1 = 3 donne a = 1.

Étape 2. On dérive : f'(x) = 3x^2 + 1, donc f'(1) = 4.

Étape 3. On prend l'inverse : (f^{-1})'(3) = \frac{1}{4}.

Exemple 2 : la dérivée de \ln x. Ici f(x) = e^x, f'(x) = e^x et f^{-1}(x) = \ln x :

\frac{d}{dx}\ln x = \frac{1}{e^{\ln x}} = \frac{1}{x}

Exemple 3 : la dérivée de \arcsin x. Ici f(x) = \sin x sur \left[-\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2}\right], donc f'(x) = \cos x :

\frac{d}{dx}\arcsin x = \frac{1}{\cos(\arcsin x)} = \frac{1}{\sqrt{1 - x^2}}, \qquad -1 < x < 1

La dernière étape utilise \cos\theta = \sqrt{1 - \sin^2\theta}, qui est positif sur cet intervalle. Voir arcsinus.

Exemple 4 : la dérivée de \arctan x. Avec f(x) = \tan x et f'(x) = \sec^2 x = 1 + \tan^2 x :

\frac{d}{dx}\arctan x = \frac{1}{1 + \tan^2(\arctan x)} = \frac{1}{1 + x^2}

Les dérivées que donne la formule

Fonction f Réciproque f^{-1} Dérivée de la réciproque
x^2 pour x \ge 0 \sqrt{x} \frac{1}{2\sqrt{x}}
e^x \ln x \frac{1}{x}
\sin x \arcsin x \frac{1}{\sqrt{1 - x^2}}
\cos x \arccos x -\frac{1}{\sqrt{1 - x^2}}
\tan x \arctan x \frac{1}{1 + x^2}

Erreurs fréquentes

  1. Évaluer f' au mauvais point. (f^{-1})'(b) utilise f'(a) avec f(a) = b, et non f'(b). Dans l'exemple 1, f'(3) = 28 donnerait le résultat faux \frac{1}{28}.
  2. Confondre f^{-1} et \frac{1}{f}. f^{-1} désigne la fonction réciproque, pas son inverse pour la multiplication. \sin^{-1}x signifie \arcsin x, et non \csc x.
  3. Ignorer les points où f' = 0. Si f'(a) = 0, la réciproque a une tangente verticale en b et n'y est pas dérivable. Pour f(x) = x^3, la réciproque \sqrt[3]{x} n'est pas dérivable en 0.

On retrouve aussi ce résultat par dérivation implicite : on écrit x = f(y) et on dérive les deux membres. Pour en savoir plus sur \ln x et e^x, lisez le guide sur les dérivées des fonctions exponentielles et logarithmes.

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Questions fréquentes

Quelle est la formule de la dérivée d'une fonction réciproque ?

(f^{-1})'(x) = \frac{1}{f'(f^{-1}(x))}. De manière équivalente, si f(a) = b, alors (f^{-1})'(b) = \frac{1}{f'(a)}.

Comment calculer la dérivée d'une réciproque en un point ?

Trouvez l'antécédent a tel que f(a) = b, calculez f'(a) et prenez son inverse. Il n'est pas nécessaire de connaître f^{-1} elle-même.

Pourquoi la dérivée d'une réciproque est-elle un inverse ?

La courbe de f^{-1} est la symétrique de celle de f par rapport à y = x. Cette symétrie échange les variations verticale et horizontale, donc une pente m devient \frac{1}{m}.

La dérivée de f réciproque est-elle égale à 1 sur f prime ?

Pas au même point. (f^{-1})'(x) est égal à \frac{1}{f'} évalué en f^{-1}(x), et non en x. Se tromper de point est l'erreur la plus fréquente.

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