Plus de mathématiques
Fermer ×

Exponentielle

Définition

La fonction exponentielle peut être définie de plusieurs façons comme cela est précisé sur la page Wikipédia. On propose ici la fonction égale à sa dérivée qui vaut 1 en 0.
Elle est notée exp(x)=ex pour tout x appartenant à ℝ ou encore à ℂ avec le nombre e qui vaut e ≈ 2,718281828... et qui est un nombre transcendant.
Elle peut être également définie par sa propriété de transformation d'une somme en produit : exp ⁡ ( a + b ) = exp ⁡ ( a ) ⁢ exp ⁡ ( b )

Etude de la fonction

f(x)=exp(x)
La fonction est définie de ℝ vers ℝ*+
Limites :
limx→-∞f(x)=0
limx→+∞f(x)=+∞
Dérivée :
f'(x)=exp(x)
Tableau de variations
x-∞+∞
f '(x)+
f(x)0 ↗+∞
Courbe :

L'exponentielle de base a

Elle est définie par expa(x)=ax=ex ln(a) avec ln (fonction logarithme naturel ou népérien) qui est la bijection réciproque de l'exponentielle.

Exponentielle complexe

Elle permet de représenter un nombre complexe sous sa forme polaire :

Z = R ⁢ exp ⁡ ( i ⁢ θ ) = R ⁢ ( cos ⁡ ( θ ) + i ⁢ sin ⁡ ( θ ) )
ou sous une autre forme si R=ea et θ=b :
Z = exp ⁡ ( a + i ⁢ b ) = exp ⁡ ( a ) ⁢ exp ⁡ ( i ⁢ b ) = exp ⁡ ( a ) ⁢ ( cos ⁡ ( b ) + i ⁢ sin ⁡ ( b ) ) .
Partons des équations suivantes :
{ exp ⁡ ( i ⁢ x ) = ( cos ⁡ ( x ) + i ⁢ sin ⁡ ( x ) ) exp ⁡ ( - i ⁢ x ) = ( cos ⁡ ( x ) - i ⁢ sin ⁡ ( x ) )
en additionnant les deux membres de ces équations on obtient : cos ⁡ ( x ) = exp ⁡ ( i ⁢ x ) + exp ⁡ ( - i ⁢ x ) 2 et en soustrayant les deux membres de ces équations on obtient : sin ⁡ ( x ) = exp ⁡ ( i ⁢ x ) - exp ⁡ ( - i ⁢ x ) 2 ⁢ i .
Et pour terminer présentons la formule de Moivre :
( exp ⁡ ( i ⁢ x ) ) n = ( cos ⁡ ( x ) + i ⁢ sin ⁡ ( x ) ) n exp ⁡ ( i ⁢ n ⁢ x ) = cos ⁡ ( n ⁢ x ) + i ⁢ sin ⁡ ( n ⁢ x )
qui donne
( cos ⁡ ( x ) + i ⁢ sin ⁡ ( x ) ) n = cos ⁡ ( n ⁢ x ) + i ⁢ sin ⁡ ( n ⁢ x )