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Dérivées trigonométriques

Dérivée de cos x : formule, démonstration et exemples

La dérivée de cos x est -sin x. Démonstration par la limite, preuve rapide à partir de sin x, version composée pour cos(u) et exemples comme cos(5x).

Dérivées trigonométriques Mis à jour Lecture : 2 min

En bref

\frac{d}{dx}\,\cos x = -\sin x
Dérivée
-\sin x pour tout réel x
Forme composée
\dfrac{d}{dx}\cos u = -\sin u \cdot u'
Dérivée seconde
-\cos x
Unités
x doit être en radians
Version intégrale
\int \cos x\,dx = \sin x + C
Sur cette page
  1. Courbe de cos x et de sa dérivée
  2. Démonstration par la définition avec une limite
  3. Une démonstration plus rapide à partir de sin x
  4. La version composée : dérivée de cos(u)
  5. Exemples corrigés
  6. Comment retenir le signe
  7. Erreurs fréquentes

La dérivée de \cos x est -\sin x. Le cosinus part de son maximum en x = 0 puis descend, donc sa pente pour de petits x positifs est négative, ce qui correspond à -\sin x < 0.

\frac{d}{dx}\,\cos x = -\sin x

Courbe de cos x et de sa dérivée

Courbe de y = cos x et de sa dérivée y = -sin x
Là où \cos x descend, -\sin x est sous l'axe. Au sommet x = 0, la pente vaut 0, et en x = \frac{\pi}{2} la pente vaut -1.

Démonstration par la définition avec une limite

La formule d'addition donne \cos(x + h) = \cos x\cos h - \sin x\sin h. Donc

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

Avec \frac{\cos h - 1}{h} \to 0 et \frac{\sin h}{h} \to 1 :

\frac{d}{dx}\cos x = \cos x\cdot 0 - \sin x\cdot 1 = -\sin x

Une démonstration plus rapide à partir de sin x

Écrivons \cos x = \sin\left(\frac{\pi}{2} - x\right). Alors, avec la règle de dérivation en chaîne et la dérivée de sin x :

\frac{d}{dx}\cos x = \cos\left(\frac{\pi}{2} - x\right)\cdot(-1) = -\sin x

en utilisant \cos\left(\frac{\pi}{2} - x\right) = \sin x. C'est le -1 venant de l'intérieur qui produit le signe moins.

La version composée : dérivée de cos(u)

\frac{d}{dx}\,\cos u = -\sin u\cdot u'
Fonction Intérieur u Dérivée
\cos(5x) 5x -5\sin(5x)
\cos(x^3) x^3 -3x^2\sin(x^3)
\cos(1 - x) 1 - x \sin(1 - x)
\cos(\ln x) \ln x -\frac{\sin(\ln x)}{x}

Dans la troisième ligne, les deux signes moins se compensent.

Exemples corrigés

Exemple 1 : un produit. \frac{d}{dx}\left(e^x\cos x\right) = e^x\cos x - e^x\sin x = e^x(\cos x - \sin x), d'après la règle du produit.

Exemple 2 : un quotient. \frac{d}{dx}\frac{\cos x}{x} = \frac{-x\sin x - \cos x}{x^2}, d'après la règle du quotient.

Exemple 3 : un mouvement. La position d'un ressort est s(t) = 4\cos(2t). Sa vitesse est v(t) = -8\sin(2t) et son accélération a(t) = -16\cos(2t) = -4s(t). L'accélération est toujours dirigée vers le centre.

Exemple 4 : une tangente horizontale. \frac{d}{dx}(x + 2\cos x) = 1 - 2\sin x. Elle vaut 0 quand \sin x = \frac{1}{2}, donc en x = \frac{\pi}{6} et x = \frac{5\pi}{6} dans [0, 2\pi).

Comment retenir le signe

Pensez au cercle trigonométrique. Le cosinus est l'abscisse du point. Quand l'angle augmente à partir de 0, le point monte et se déplace vers la gauche, donc l'abscisse diminue. Une grandeur qui diminue a un taux de variation négatif, et c'est pour cela que la dérivée est -\sin x et non +\sin x.

Erreurs fréquentes

  1. Oublier le signe moins. C'est l'erreur la plus fréquente sur les dérivées trigonométriques. Retenez : les fonctions en « co » prennent un moins.
  2. Se perdre avec deux signes moins. \frac{d}{dx}(-\cos x) = \sin x, positif.
  3. Oublier u'. \frac{d}{dx}\cos(4x) = -4\sin(4x), et non -\sin(4x).

Le sens inverse est traité sur la page intégrale de cos x. La page de la fonction cosinus présente sa courbe et ses valeurs remarquables.

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Questions fréquentes

Quelle est la dérivée de cos x ?

La dérivée de \cos x est -\sin x.

Quelle est la dérivée de cos(2x) ?

Par la règle de dérivation en chaîne, -\sin(2x) \cdot 2 = -2\sin(2x).

Pourquoi la dérivée de cos x est-elle négative ?

Juste à droite de x = 0, le cosinus commence à descendre depuis son maximum alors que le sinus est positif. Une courbe qui descend a une pente négative, donc la dérivée doit être -\sin x, et non \sin x.

Quelle est la dérivée de cos²x ?

C'est 2\cos x \cdot(-\sin x) = -2\sin x\cos x = -\sin 2x.

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