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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 )