practicecalculus
Dérivées

Dérivées de arcsin, arccos, arctan : exercices corrigés

12 exercices corrigés sur les dérivées des fonctions trigonométriques réciproques : arcsin, arccos, arctan et arcsec, avec dérivation en chaîne et produit.

Dérivées Mis à jour Lecture : 4 min

En bref

\frac{d}{dx}\arcsin x = \frac{1}{\sqrt{1 - x^2}}, \qquad \frac{d}{dx}\arctan x = \frac{1}{1 + x^2}
Exercices
12, avec réponses et solutions détaillées
Niveau
Calculus 1 (première année d'analyse) et AP Calculus AB, Unit 3
Prérequis
La dérivation en chaîne et les quatre dérivées trigonométriques réciproques
Idée clé
Utiliser la formule avec u à la place de x, puis multiplier par u'
S''entraîner avec de nouvelles valeurs
Leçon sur les dérivées trigonométriques réciproques
Sur cette page
  1. Exercices
  2. Réponses
  3. Solutions détaillées
  4. Erreurs fréquentes sur ces exercices
  5. Continuer à s'entraîner

Ces exercices sur les dérivées des fonctions trigonométriques réciproques commencent par les formules de base, puis font intervenir la dérivation en chaîne, la règle du produit et un logarithme, et se terminent par deux exercices qui se simplifient de façon surprenante et une tangente. Cherchez chaque exercice d'abord. Les réponses suivent la liste, puis viennent les solutions détaillées.

Les formules à connaître :

Fonction Dérivée
\arcsin x \dfrac{1}{\sqrt{1 - x^2}}
\arccos x -\dfrac{1}{\sqrt{1 - x^2}}
\arctan x \dfrac{1}{1 + x^2}
\operatorname{arcsec} x \dfrac{1}{\lvert x\rvert\sqrt{x^2 - 1}}

Chaque formule s'obtient par dérivation implicite. Les démonstrations complètes se trouvent sur les pages dérivée de arcsin x, dérivée de arctan x et dérivée de arcsec x.

Exercices

Formules de base

  1. y = 3\arctan x - 2\arcsin x
  2. y = \arctan(3x)
  3. y = \arccos(2x)

Dérivation en chaîne

  1. y = \arcsin(x^2)
  2. y = \arctan\!\left(\sqrt{x}\right)
  3. y = \arctan(e^x)
  4. y = \operatorname{arcsec}(3x) pour x > \frac{1}{3}

Avec d'autres règles

  1. y = x\arctan x
  2. y = \ln(\arctan x) pour x > 0
  3. y = \arcsin x + \sqrt{1 - x^2}

Simplifier et appliquer

  1. y = \arctan x + \arctan\!\left(\dfrac{1}{x}\right) pour x > 0
  2. Trouvez la tangente à y = \arctan x en x = 1.

Réponses

Exercice Réponse
1 \dfrac{3}{1 + x^2} - \dfrac{2}{\sqrt{1 - x^2}}
2 \dfrac{3}{1 + 9x^2}
3 -\dfrac{2}{\sqrt{1 - 4x^2}}
4 \dfrac{2x}{\sqrt{1 - x^4}}
5 \dfrac{1}{2\sqrt{x}\,(1 + x)}
6 \dfrac{e^x}{1 + e^{2x}}
7 \dfrac{1}{x\sqrt{9x^2 - 1}}
8 \arctan x + \dfrac{x}{1 + x^2}
9 \dfrac{1}{(1 + x^2)\arctan x}
10 \dfrac{1 - x}{\sqrt{1 - x^2}} = \sqrt{\dfrac{1 - x}{1 + x}}
11 0
12 y = \dfrac{1}{2}x - \dfrac{1}{2} + \dfrac{\pi}{4}

Solutions détaillées

1. Utilisez le tableau pour chaque terme :

y' = \frac{3}{1 + x^2} - \frac{2}{\sqrt{1 - x^2}}

2. Avec u = 3x, u' = 3 et u^2 = 9x^2 :

y' = \frac{3}{1 + (3x)^2} = \frac{3}{1 + 9x^2}

3. Avec u = 2x, u' = 2 et u^2 = 4x^2. Gardez le signe moins de arccos :

y' = -\frac{2}{\sqrt{1 - 4x^2}}

4. Avec u = x^2, u' = 2x et u^2 = x^4 :

y' = \frac{2x}{\sqrt{1 - x^4}}

5. Avec u = \sqrt{x}, u' = \frac{1}{2\sqrt{x}} et u^2 = x :

y' = \frac{1}{1 + x}\cdot\frac{1}{2\sqrt{x}} = \frac{1}{2\sqrt{x}\,(1 + x)}

6. Avec u = e^x, u' = e^x et u^2 = e^{2x} :

y' = \frac{e^x}{1 + e^{2x}}

7. Avec u = 3x > 1, |u| = 3x et u' = 3 :

y' = \frac{3}{3x\sqrt{9x^2 - 1}} = \frac{1}{x\sqrt{9x^2 - 1}}

8. Utilisez la règle du produit :

y' = 1\cdot\arctan x + x\cdot\frac{1}{1 + x^2} = \arctan x + \frac{x}{1 + x^2}

9. Utilisez (\ln u)' = \frac{u'}{u} avec u = \arctan x :

y' = \frac{\frac{1}{1 + x^2}}{\arctan x} = \frac{1}{(1 + x^2)\arctan x}

10. La dérivée de \sqrt{1 - x^2} est \frac{-2x}{2\sqrt{1 - x^2}} = -\frac{x}{\sqrt{1 - x^2}}. Additionnez les deux parties :

y' = \frac{1}{\sqrt{1 - x^2}} - \frac{x}{\sqrt{1 - x^2}} = \frac{1 - x}{\sqrt{1 - x^2}}

Comme 1 - x^2 = (1 - x)(1 + x), cela se simplifie en \sqrt{\frac{1 - x}{1 + x}} pour -1 < x < 1.

11. Pour le second terme, u = \frac{1}{x} et u' = -\frac{1}{x^2} :

\frac{d}{dx}\arctan\frac{1}{x} = \frac{-\frac{1}{x^2}}{1 + \frac{1}{x^2}} = -\frac{1}{x^2 + 1}

Donc y' = \frac{1}{1 + x^2} - \frac{1}{1 + x^2} = 0. La fonction est constante pour x > 0. En x = 1, elle vaut \frac{\pi}{4} + \frac{\pi}{4} = \frac{\pi}{2}, donc \arctan x + \arctan\frac{1}{x} = \frac{\pi}{2} pour tout x > 0.

12. Le point a pour ordonnée \arctan 1 = \frac{\pi}{4}. La pente vaut \frac{1}{1 + 1^2} = \frac{1}{2} :

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

Erreurs fréquentes sur ces exercices

  • Ne mettre au carré que x, et non tout l'intérieur. Dans l'exercice 2, le dénominateur est 1 + (3x)^2 = 1 + 9x^2, pas 1 + 3x^2.
  • Oublier u' au numérateur. \frac{d}{dx}\arcsin(x^2) demande le 2x au numérateur.
  • Confondre \arcsin x et \frac{1}{\sin x}. \arcsin x est la fonction réciproque, et \frac{1}{\sin x} est \csc x. Leurs dérivées sont complètement différentes.
  • Oublier le signe moins de arccos. L'exercice 3 a une réponse négative car (\arccos x)' = -\frac{1}{\sqrt{1 - x^2}}.

Continuer à s'entraîner

Ces 12 exercices utilisent des valeurs fixes. Pour un entraînement illimité avec de nouvelles fonctions et une correction immédiate, essayez la leçon sur les dérivées trigonométriques réciproques et la leçon sur les dérivées des fonctions réciproques. Pour revoir d'abord les fonctions trigonométriques usuelles, utilisez les exercices sur les dérivées trigonométriques.

Entraîne-toi maintenant

Dérivées des fonctions trigonométriques réciproques

Résous de vrais problèmes sur ce thème avec une correction immédiate, des indices et une solution pas à pas pour chaque réponse. Gratuit, sans inscription pour commencer.

S'entraîner sur cette leçon

Questions fréquentes

Quelles sont les dérivées des fonctions trigonométriques réciproques ?

(\arcsin x)' = \frac{1}{\sqrt{1-x^2}}, (\arccos x)' = -\frac{1}{\sqrt{1-x^2}}, (\arctan x)' = \frac{1}{1+x^2}, (\operatorname{arccot} x)' = -\frac{1}{1+x^2}, (\operatorname{arcsec} x)' = \frac{1}{|x|\sqrt{x^2-1}} et (\operatorname{arccsc} x)' = -\frac{1}{|x|\sqrt{x^2-1}}.

Comment calculer la dérivée de arcsin(u) ?

Utilisez la dérivation en chaîne : \frac{d}{dx}\arcsin u = \frac{u'}{\sqrt{1 - u^2}}. Pour \arcsin(x^2), u = x^2 et u' = 2x, donc la dérivée est \frac{2x}{\sqrt{1 - x^4}}.

Comment démontre-t-on la dérivée de arcsin x ?

Écrivez y = \arcsin x sous la forme \sin y = x et dérivez implicitement : \cos y\,y' = 1. Comme \cos y = \sqrt{1 - \sin^2 y} = \sqrt{1 - x^2} sur l'ensemble image d'arcsin, y' = \frac{1}{\sqrt{1 - x^2}}.

Rédigé par l'équipe PracticeCalculus

Nous créons des leçons d'analyse interactives et rédigeons chaque page pour qu'elle soit claire et juste. Tu as repéré une erreur ? Dis-le-nous et nous la corrigerons.