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La fonction exponentielle : définition et courbe

Définition

La fonction exponentielle, notée exp ou eˣ, est l'unique fonction f définie sur ℝ telle que f'=f et f(0)=1. Elle vaut toujours e ≈ 2,718 à la puissance x, et est toujours strictement positive.

Explication

Propriétés : eˣ⁺ʸ = eˣ×eʸ, e⁻ˣ = 1/eˣ, (eˣ)ʸ = eˣʸ. La dérivée de eˣ est eˣ (elle est égale à sa propre dérivée). La fonction est croissante sur ℝ, tend vers 0 en −∞ et vers +∞ en +∞. Elle croît plus vite que toute fonction puissance. Elle modélise la croissance exponentielle (population, virus, intérêts) et la décroissance exponentielle (décroissance radioactive, refroidissement).

Exemple concret

Une bactérie se divise toutes les heures. Si N(t) = N₀×e^(0,693t) avec N₀ = 100, après 3 heures N(3) = 100×e^(2,079) ≈ 800 bactéries. La population double bien toutes les heures (ln(2) ≈ 0,693).

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Questions fréquentes

Quelle est la dérivée de e^(f(x)) ?+
Par la règle de composition : (e^(f(x)))' = f'(x)×e^(f(x)).
Qu'est-ce que la constante e ?+
e ≈ 2,71828… est un nombre irrationnel, base du logarithme naturel, fondamental en mathématiques et dans les sciences.
Comment résoudre eˣ = 3 ?+
On prend ln des deux membres : x = ln(3) ≈ 1,099.

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