Dérivée de 1/x² : formule, démonstration et exemples
La dérivée de 1/x² est -2/x³. Démonstrations par la puissance et le quotient, version composée pour 1/u², courbe et exemples comme 1/(3x - 2)².
Puissances, racines et polynômes Mis à jour Lecture : 2 min
En bref
- Dérivée
- -\dfrac{2}{x^3} pour x \ne 0
- Sous forme de puissance
- \dfrac{d}{dx}\,x^{-2} = -2x^{-3}
- Forme composée
- \dfrac{d}{dx}\,\dfrac{1}{u^2} = -\dfrac{2u'}{u^3}
- Dérivée seconde
- \dfrac{6}{x^4}
- Version intégrale
- \int \frac{1}{x^2}\,dx = -\frac{1}{x} + C
Sur cette page
La dérivée de \dfrac{1}{x^2} est -\dfrac{2}{x^3}. Faites remonter la puissance sous la forme x^{-2}, et la règle de la puissance termine le travail en une étape.
Courbe de 1/x² et de sa dérivée
La courbe de \frac{1}{x^2} est symétrique par rapport à l'axe des y, donc ses pentes en x et en -x sont opposées. C'est pourquoi la dérivée est une fonction impaire.
Démonstration par la règle de la puissance
C'est la règle de la puissance avec n = -2. La seule précaution concerne la soustraction : -2 - 1 = -3.
Démonstration par la règle du quotient
Avec 1 au numérateur et x^2 au dénominateur, la règle du quotient donne
Même réponse, plus de travail. Réécrire sous forme de puissance est le réflexe le plus rapide.
Démonstration par la définition avec une limite
Quand h \to 0, cela devient \frac{-2x}{x^4} = -\frac{2}{x^3}.
La version composée : dérivée de 1/u²
Exemple 1. \frac{d}{dx}\,\frac{1}{(3x - 2)^2} = -\frac{2 \cdot 3}{(3x - 2)^3} = -\frac{6}{(3x - 2)^3}.
Exemple 2. \frac{d}{dx}\,\frac{1}{(x^2 + 4)^2} = -\frac{2 \cdot 2x}{(x^2 + 4)^3} = -\frac{4x}{(x^2 + 4)^3}.
Exemple 3. \frac{d}{dx}\,\frac{1}{\cos^2 x} = -\frac{2(-\sin x)}{\cos^3 x} = \frac{2\sin x}{\cos^3 x}. Comme \frac{1}{\cos^2 x} = \sec^2 x, cela correspond à la dérivée de sec²x, 2\sec^2 x\tan x.
Autres exemples corrigés
Exemple 4 : une loi physique. La gravitation et l'intensité lumineuse suivent F = \frac{k}{r^2}. Le taux de variation en fonction de la distance est \frac{dF}{dr} = -\frac{2k}{r^3}. Doubler la distance divise la force par quatre et le taux de variation par huit.
Exemple 5 : dérivée seconde. \frac{d}{dx}\left(-2x^{-3}\right) = 6x^{-4} = \frac{6}{x^4}. Elle est positive partout, donc les deux branches sont convexes.
Comment la retenir
Voyez \frac{1}{x^2} comme une puissance qui se trouve au dénominateur. Faites-la remonter sous la forme x^{-2}, appliquez la règle de la puissance comme pour n'importe quelle puissance, puis redescendez le résultat si vous voulez une fraction. Les trois mêmes étapes fonctionnent pour \frac{1}{x^3}, \frac{1}{x^{10}} ou \frac{1}{\sqrt{x}}. Une vérification rapide du signe aide aussi : pour x positif, la courbe descend, donc la dérivée doit y être négative, et -\frac{2}{x^3} l'est bien.
Erreurs fréquentes
- Écrire -2x^{-1}. En descendant de un à partir de -2, on arrive à -3.
- Inverser la dérivée du dénominateur. \frac{1}{2x} n'est pas la dérivée de \frac{1}{x^2}.
- Perdre le signe moins. L'exposant -2 descend en coefficient négatif.
Dans l'autre sens, \int \frac{1}{x^2}\,dx = -\frac{1}{x} + C est traité sur la page intégrale de 1/x². Comparez avec la dérivée de 1/x.
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