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Puissances, racines et polynômes

Dérivée de 1/x : formule, démonstration et exemples

La dérivée de 1/x est -1/x². Démonstration par la limite, règle de la puissance avec x⁻¹, version composée pour 1/u et exemples comme 1/(2x + 5).

Puissances, racines et polynômes Mis à jour Lecture : 2 min

En bref

\frac{d}{dx}\,\frac{1}{x} = -\frac{1}{x^2}
Dérivée
-\dfrac{1}{x^2} pour x \ne 0
Sous forme de puissance
\dfrac{d}{dx}\,x^{-1} = -x^{-2}
Forme composée
\dfrac{d}{dx}\,\dfrac{1}{u} = -\dfrac{u'}{u^2}
Signe
Toujours négative, donc \frac{1}{x} décroît de chaque côté de 0
Version intégrale
\int \frac{1}{x}\,dx = \ln\lvert x\rvert + C
Sur cette page
  1. Courbe de 1/x et de sa dérivée
  2. Démonstration par la définition avec une limite
  3. Démonstration par la règle de la puissance
  4. La version composée : dérivée de 1/u
  5. Exemples corrigés
  6. Erreurs fréquentes

La dérivée de \dfrac{1}{x} est -\dfrac{1}{x^2}. Le signe moins indique que la courbe descend toujours, des deux côtés de l'asymptote verticale.

\frac{d}{dx}\,\frac{1}{x} = -\frac{1}{x^2}, \qquad x \ne 0

Courbe de 1/x et de sa dérivée

Courbe de y = 1/x et de sa dérivée y = -1/x²
Les deux branches de \frac{1}{x} descendent de gauche à droite, donc la dérivée est négative partout où elle existe.

Près de x = 0, les branches sont presque verticales et -\frac{1}{x^2} est un nombre négatif très grand en valeur absolue. Loin de 0, la courbe s'aplatit et -\frac{1}{x^2} se rapproche de 0.

Démonstration par la définition avec une limite

f'(x) = \lim_{h \to 0}\frac{\frac{1}{x + h} - \frac{1}{x}}{h}

On met les fractions du numérateur au même dénominateur x(x + h) :

\frac{1}{x + h} - \frac{1}{x} = \frac{x - (x + h)}{x(x + h)} = \frac{-h}{x(x + h)}

On divise par h et on fait h \to 0 :

f'(x) = \lim_{h \to 0}\frac{-1}{x(x + h)} = -\frac{1}{x^2}

Démonstration par la règle de la puissance

Comme \frac{1}{x} = x^{-1}, la règle de la puissance donne -1 \cdot x^{-2} = -\frac{1}{x^2}. La règle du quotient le confirme : \frac{0 \cdot x - 1 \cdot 1}{x^2} = -\frac{1}{x^2}.

La version composée : dérivée de 1/u

\frac{d}{dx}\,\frac{1}{u} = -\frac{1}{u^2}\cdot u' = -\frac{u'}{u^2}
Fonction Intérieur u Dérivée
\frac{1}{2x + 5} 2x + 5 -\frac{2}{(2x + 5)^2}
\frac{1}{x^2 + 1} x^2 + 1 -\frac{2x}{(x^2 + 1)^2}
\frac{1}{\sin x} \sin x -\frac{\cos x}{\sin^2 x}
\frac{1}{e^x + 1} e^x + 1 -\frac{e^x}{(e^x + 1)^2}

La troisième ligne est identique à -\csc x\cot x, la dérivée de csc x.

Exemples corrigés

Exemple 1 : une somme. \frac{d}{dx}\left(x + \frac{1}{x}\right) = 1 - \frac{1}{x^2}. En résolvant l'équation où elle vaut 0, on trouve x = \pm 1, là où x + \frac{1}{x} change de sens de variation.

Exemple 2 : une tangente. En x = 2, y = \frac{1}{2} et la pente vaut -\frac{1}{4} :

y - \frac{1}{2} = -\frac{1}{4}(x - 2) \quad\Longrightarrow\quad y = -\frac{x}{4} + 1

Exemple 3 : dérivée seconde. \frac{d}{dx}\left(-x^{-2}\right) = 2x^{-3} = \frac{2}{x^3}. Elle est positive pour x > 0 et négative pour x < 0, donc la branche de droite est convexe et celle de gauche concave.

Erreurs fréquentes

  1. Répondre \ln x ou \frac{1}{x^2}. La dérivée est -\frac{1}{x^2}. La fonction \ln x est la primitive, pas la dérivée.
  2. Perdre le signe moins. x^{-1} fait descendre -1.
  3. Écrire x^0. Diminuer -1 de un donne -2, et non 0.
  4. Oublier u'. \frac{d}{dx}\frac{1}{3x} vaut -\frac{3}{(3x)^2} = -\frac{1}{3x^2}, et non -\frac{1}{9x^2}.

Le côté intégrale est traité sur la page intégrale de 1/x, et la courbe elle-même sur la page de la fonction inverse.

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La règle de la puissance

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Questions fréquentes

Quelle est la dérivée de 1/x ?

La dérivée de \frac{1}{x} est -\frac{1}{x^2}, pour tout x \ne 0.

Quelle est la dérivée de 1/(2x) ?

On l'écrit \frac{1}{2}x^{-1}. La dérivée est -\frac{1}{2}x^{-2} = -\frac{1}{2x^2}.

Quelle est la dérivée de 5/x ?

C'est 5 \cdot \left(-\frac{1}{x^2}\right) = -\frac{5}{x^2}.

Quelle fonction a pour dérivée 1/x ?

Le logarithme népérien : \frac{d}{dx}\ln x = \frac{1}{x}. C'est pourquoi \int \frac{1}{x}\,dx = \ln\lvert x\rvert + C.

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