Continuité et Dérivabilité

Spécialité Mathématiques - Lycée

1. Continuité

La continuité est une propriété fondamentale des fonctions en analyse mathématique. Une fonction est dite continue si elle ne présente pas de "sauts" ou de "trous" dans son graphe.

1.1 Définition intuitive

Une fonction \(f\) est continue en un point \(a\) si on peut tracer son graphe au voisinage de \(a\) sans lever le crayon.

1.2 Définition mathématique

Une fonction \(f\) est continue en un point \(a\) si et seulement si : \[\lim_{x \to a} f(x) = f(a)\]

1.3 Propriétés des fonctions continues

Théorème des valeurs intermédiaires

Si \(f\) est une fonction continue sur un intervalle \([a,b]\) et que \(k\) est un nombre compris entre \(f(a)\) et \(f(b)\), alors il existe au moins un nombre \(c\) dans \([a,b]\) tel que \(f(c) = k\).

2. Dérivabilité

La dérivabilité est une propriété plus forte que la continuité. Elle nous permet d'étudier le taux de variation instantané d'une fonction.

2.1 Définition de la dérivée

La dérivée d'une fonction \(f\) en un point \(a\) est définie comme : \[f'(a) = \lim_{h \to 0} \frac{f(a+h) - f(a)}{h}\] si cette limite existe.

2.2 Interprétation géométrique

La dérivée en un point représente la pente de la tangente à la courbe en ce point.

2.3 Règles de dérivation

Fonction Dérivée
\(f(x) = x^n\) \(f'(x) = nx^{n-1}\)
\(f(x) = e^x\) \(f'(x) = e^x\)
\(f(x) = \ln(x)\) \(f'(x) = \frac{1}{x}\)
\(f(x) = \sin(x)\) \(f'(x) = \cos(x)\)
\(f(x) = \cos(x)\) \(f'(x) = -\sin(x)\)

Note : Si une fonction est dérivable en un point, elle est nécessairement continue en ce point. Cependant, la réciproque n'est pas toujours vraie.

3. Lien entre continuité et dérivabilité

La dérivabilité implique la continuité, mais la continuité n'implique pas nécessairement la dérivabilité. Voici quelques points clés :

4. Applications

La continuité et la dérivabilité sont des concepts fondamentaux avec de nombreuses applications :

Exercices

Pour vous entraîner sur la continuité et la dérivabilité, essayez ces exercices :

Cours suivant : Étude complète de fonctions