Des règles pour construire les dérivées
La dérivée mesure la vitesse de variation d'une fonction : f′(x)=limh→0hf(x+h)−f(x). On calcule rarement cette limite à la main. On combine plutôt quelques dérivées connues ((xn)′=nxn−1, (ex)′=ex, (lnx)′=x1, (sinx)′=cosx) avec des règles pour les sommes, produits, quotients et composées.
(uv)′=u′v+uv′(1) dxdf(g(x))=f′(g(x))g′(x)(2) La règle du produit s'applique quand deux quantités variables se multiplient. La valeur d'une position est le prix fois la quantité, V=P⋅N ; si les deux varient, dtdV=P′N+PN′ : une partie vient du prix qui change, l'autre de la quantité qui change.
La règle de la chaîne s'applique quand une fonction est à l'intérieur d'une autre : la variation se transmet de l'intérieur vers l'extérieur. Un facteur d'actualisation D(r)=e−rT dépend du taux r par l'exposant, donc drdD=e−rT⋅(−T)=−Te−rT : chaque unité de hausse du taux réduit le facteur de T fois sa valeur.
- Règle de la somme : (u+v)′=u′+v′.
- Règle du produit : (uv)′=u′v+uv′.
- Règle du quotient : (vu)′=v2u′v−uv′.
- Règle de la chaîne : dérivez l'extérieur, puis multipliez par la dérivée de l'intérieur.
Deux dérivées par les règlesPour
f(x)=x2ex, prenons
u=x2 et
v=ex :
f′(x)=2xex+x2ex. Pour
g(x)=ln(x2+1), l'extérieur est
ln et l'intérieur est
x2+1 :
g′(x)=x2+11⋅2x=x2+12x.
Vérifiez une dérivée numériquementComparez votre formule à la différence centrée 2hf(x+h)−f(x−h) en quelques points, avec h d'environ 10−5. Si elles diffèrent dès les premiers chiffres, il y a une erreur d'algèbre. Vous coderez cette vérification dans le sujet Python sur les dérivées. Lab : ce qui est noté
- Règle du produit20 pts
- Règle de la chaîne avec un logarithme20 pts
- Règle de la chaîne avec un sinus15 pts
- Règles et formules15 pts
- Une dérivée en un point15 pts
- Une dérivation par la règle de la chaîne15 pts