Fonction exponentielle/Exponentielle de base a

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Exponentielle de base a
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Chapitre 7
Leçon : Fonction exponentielle
Chap. préc. : Dérivée de exp(u)
Chap. suiv. : Fonction racine n-ième


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Fonction exponentielle/Exponentielle de base a
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[modifier] Introduction

Définition

Soit a\in\R^{+*}

On appelle fonction exponentielle de base a la fonction définie sur \R par \exp_a:x\mapsto a^x=e^{x\cdot\ln(a)}

L'exponentielle de base a est assimilable à l'élévation d'un réel à une puissance réelle.



Remarque

On a équivalence entre ces deux notations car :

Pour tout x\in\R,~e^{x\ln(a)}=\left(e^{\ln(a)}\right)^x=a^x car e^{\ln(a)}=a\,


Le but de cette fonction est d'élargir la notion de puissance qu'on connaît pour des entiers aux nombres réels. La compréhension de cette notion de puissance de réels est importante pour simplifier des expressions, dans des futures avancées dans le cours de mathématiques.


Exemple

En chimie, le pH est relié à la concentration en ions oxonium H₃O⁺ par la relation [H3O + ] = 10 pH.

On a affaire à une exponentielle de base 10.


[modifier] Propriétés algébriques

Théorème

Pour tous réels a et b strictement positifs et pour tous réels x et y :

  • a^x.a^y=a^{x+y}\,
  • (ab)^x=a^x \cdot b^x\,

[modifier] Variations

Théorème

La fonction \exp_a : x\mapsto a^x est dérivable sur \R et pour tout x\in\R,~\exp_a'(x)=\ln(a).a^x


On en déduit les variations et les limites suivantes :


  • Si a>1\,
\begin{array}{c|ccc|}
\hline
x&-\infty&&+\infty\\
\hline
&&&+\infty\\
\textrm{Variations~de}~\exp_a &&\nearrow&\\
&0&&\\
\hline
\end{array}


  • Si 0<a<1\,
\begin{array}{c|ccc|}
\hline
x&-\infty&&+\infty\\
\hline
&+\infty&&\\
\textrm{Variations~de}~\exp_a &&\searrow&\\
&&&0\\
\hline
\end{array}


Crystal Clear action back.png Dérivée de exp(u)