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Dérivées trigonométriques

Dérivée de tan x : formule, démonstration et exemples

La dérivée de tan x est sec²x, soit 1 + tan²x. Démonstration par le quotient, version composée pour tan(u) et exemples comme tan(4x) et tan²x.

Dérivées trigonométriques Mis à jour Lecture : 2 min

En bref

\frac{d}{dx}\,\tan x = \sec^2 x
Dérivée
\sec^2 x pour x \ne \frac{\pi}{2} + k\pi
Autres formes
\dfrac{1}{\cos^2 x} = 1 + \tan^2 x
Forme composée
\dfrac{d}{dx}\tan u = \sec^2 u \cdot u'
Pente en x = 0
\sec^2 0 = 1
Version intégrale
\int \sec^2 x\,dx = \tan x + C
Sur cette page
  1. Courbe de tan x et de sa dérivée
  2. Démonstration par la règle du quotient
  3. La version composée : dérivée de tan(u)
  4. Exemples corrigés
  5. Comment la retenir
  6. Erreurs fréquentes

La dérivée de \tan x est \sec^2 x. On la trouve aussi écrite \frac{1}{\cos^2 x} ou 1 + \tan^2 x. Ces trois expressions désignent la même fonction.

\frac{d}{dx}\,\tan x = \sec^2 x

Courbe de tan x et de sa dérivée

Courbe de y = tan x et de sa dérivée y = sec²x
Une branche de \tan x entre ses asymptotes. La pente est minimale en x = 0, où elle vaut 1, et grandit sans limite près de \pm\frac{\pi}{2}.

Comme \sec^2 x n'est jamais inférieur à 1, la fonction tangente est toujours croissante entre ses asymptotes. Elle n'a jamais de tangente horizontale.

Démonstration par la règle du quotient

Écrivons \tan x = \frac{\sin x}{\cos x} et utilisons la règle du quotient :

\frac{d}{dx}\tan x = \frac{\cos x\cdot\cos x - \sin x\cdot(-\sin x)}{\cos^2 x} = \frac{\cos^2 x + \sin^2 x}{\cos^2 x}

La relation de Pythagore transforme le numérateur en 1 :

\frac{d}{dx}\tan x = \frac{1}{\cos^2 x} = \sec^2 x

Si on sépare plutôt la fraction avant de simplifier, on obtient \frac{\cos^2 x}{\cos^2 x} + \frac{\sin^2 x}{\cos^2 x} = 1 + \tan^2 x. Cette forme est pratique quand la réponse doit s'écrire uniquement avec \tan x.

La version composée : dérivée de tan(u)

\frac{d}{dx}\,\tan u = \sec^2 u\cdot u'
Fonction Intérieur u Dérivée
\tan(4x) 4x 4\sec^2(4x)
\tan(x^2) x^2 2x\sec^2(x^2)
\tan\sqrt{x} \sqrt{x} \frac{\sec^2\sqrt{x}}{2\sqrt{x}}
\tan(e^x) e^x e^x\sec^2(e^x)

Exemples corrigés

Exemple 1 : une puissance de tan. \frac{d}{dx}\tan^2 x = 2\tan x\cdot\sec^2 x. Ici, tan est la fonction intérieure et le carré la fonction extérieure.

Exemple 2 : un produit. \frac{d}{dx}(x\tan x) = \tan x + x\sec^2 x, d'après la règle du produit.

Exemple 3 : une tangente. En x = \frac{\pi}{4}, \tan\frac{\pi}{4} = 1 et la pente vaut \sec^2\frac{\pi}{4} = (\sqrt{2})^2 = 2 :

y = 1 + 2\left(x - \frac{\pi}{4}\right)

Exemple 4 : dérivée seconde. \frac{d}{dx}\sec^2 x = 2\sec^2 x\tan x, calculée sur la page dérivée de sec²x. Elle est négative pour x < 0 et positive pour x > 0, donc \tan x a un point d'inflexion à l'origine.

Comment la retenir

La tangente est la pente d'une droite issue de l'origine formant un angle x. Quand l'angle s'approche d'un angle droit, cette pente explose, et \sec^2 x aussi. En x = 0, la courbe de la tangente passe par l'origine avec un angle de 45 degrés, ce qui correspond à une dérivée égale à 1.

Erreurs fréquentes

  1. Écrire \sec x au lieu de \sec^2 x. Le carré compte. \frac{d}{dx}\sec x = \sec x\tan x, un autre résultat.
  2. Écrire \sec^2 x\tan x. C'est la dérivée de \frac{1}{2}\sec^2 x, pas celle de \tan x.
  3. Appliquer la formule sur une asymptote. \tan x et sa dérivée n'existent pas en x = \frac{\pi}{2} + k\pi.

Lue à l'envers, la formule donne \int\sec^2 x\,dx = \tan x + C, voir l'intégrale de sec²x. Pour \int\tan x\,dx, voir l'intégrale de tan x.

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Questions fréquentes

Quelle est la dérivée de tan x ?

La dérivée de \tan x est \sec^2 x = \frac{1}{\cos^2 x}.

Pourquoi la dérivée de tan x est-elle sec² x ?

On écrit \tan x = \frac{\sin x}{\cos x}. La règle du quotient donne \frac{\cos^2 x + \sin^2 x}{\cos^2 x} = \frac{1}{\cos^2 x} = \sec^2 x.

Quelle est la dérivée de tan(2x) ?

Par la règle de dérivation en chaîne, 2\sec^2(2x).

Quelle est la dérivée de tan²x ?

C'est 2\tan x\sec^2 x. La fonction extérieure est le carré et la fonction intérieure est \tan x.

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