Mathématiques · 19 / 23

Exponentielle et logarithme : deux opérations inverses

Terminale · Exemple résolu et 4 exercices corrigés, à ton rythme.

Le principe, simplement

L’exponentielle est toujours positive et transforme une somme en produit. Le logarithme népérien est défini sur les nombres strictement positifs et inverse l’exponentielle. Ainsi ln(eˣ) = x, et e^(ln a) = a pour a > 0. Une évolution exponentielle correspond à un taux relatif constant, pas à une augmentation absolue constante.

ln(exp(x))=x
L’IMAGE À RETENIRExponentielle et logarithme : deux opérations inverses
  1. 01eˣ : positif
  2. 02ln : entrée positive
  3. 03Opérations inverses
  4. 04Vérifier le domaine

EXEMPLE RÉSOLU

Du cours au raisonnement

Pour eˣ = 5, applique ln aux deux membres : x = ln 5, environ 1,609. Pour ln(x) = 2, x doit être positif et vaut e², environ 7,389.

Résoudre sans oublier les conditions

ln(2x−3)=ln(x+1) impose 2x−3>0 et x+1>0, donc x>1,5. Le logarithme étant injectif sur les positifs, 2x−3=x+1, puis x=4. Vérifie les arguments : 5 et 5. Les conditions de domaine sont une étape de la solution, pas une remarque finale facultative.

Résoudre un problème dans cette matière

  1. Définir les objets

    Note les inconnues, le domaine et les données. Pour une racine réelle, le radicande est positif ou nul ; pour un quotient, le dénominateur est non nul.

  2. Choisir une transformation

    Écris la règle utilisée : distributivité, équivalence d’équations, factorisation, dérivation… Une règle a des conditions. Si tu élèves au carré, vérifie ensuite les solutions dans l’équation initiale.

  3. Montrer le raisonnement

    Une ligne doit suivre de la précédente. Conserve une valeur exacte aussi longtemps que possible et distingue égalité, approximation et implication.

  4. Tester et conclure

    Remplace une solution dans l’expression d’origine. Sur un graphique, vérifie quelques points et les limites du domaine. Écris l’ensemble des solutions ou l’unité attendue.

À TOI DE JOUER

01 · Une tentative avant la correction

Résous ln(x − 1) = 0.

Un indice

Vérifie d’abord le domaine, puis utilise e⁰.

Voir et comprendre la correction

Le domaine impose x > 1. ln(x − 1) = 0 donne x − 1 = e⁰ = 1, donc x = 2, qui appartient au domaine.

Compare la méthode, les conditions et le résultat ; indique précisément ce que tu dois reprendre.

PROGRESSER PAR LA PRATIQUE

Trois défis supplémentaires, avec correction

Commence par le premier défi. Écris ta démarche avant d’ouvrir un indice ; utilise la correction pour retrouver la première étape qui bloque.

Faire le bilan après les exercices
02 · Repérer et comprendreLien vers cet exercice

Résous eˣ = 5 sur les réels.

Un indice pour démarrer

Le logarithme népérien est la fonction réciproque de l’exponentielle.

Correction étape par étape
  1. Les deux membres sont positifs.
  2. Applique ln : x = ln(5).
  3. Il y a une unique solution car l’exponentielle est strictement croissante.

Quelle étape avais-tu oubliée ? Refais cet exercice sans aide, puis explique pourquoi la méthode fonctionne.

03 · Appliquer la méthodeLien vers cet exercice

Résous ln(x − 2) = 0.

Un indice pour démarrer

Établis le domaine avant d’exponentier.

Correction étape par étape
  1. Le domaine exige x > 2.
  2. x − 2 = e⁰ = 1, donc x = 3.
  3. 3 appartient au domaine ; ln(1) = 0.

Quelle étape avais-tu oubliée ? Refais cet exercice sans aide, puis explique pourquoi la méthode fonctionne.

04 · Aller plus loinLien vers cet exercice

Une quantité suit Q(t) = 80e^(−0,2t). Écris le temps de demi-vie.

Un indice pour démarrer

Pose Q(t) = 40 et isole l’exponentielle.

Correction étape par étape
  1. e^(−0,2t) = 1/2.
  2. −0,2t = ln(1/2) = −ln(2).
  3. t = ln(2)/0,2 ≈ 3,466 unités de temps.

Quelle étape avais-tu oubliée ? Refais cet exercice sans aide, puis explique pourquoi la méthode fonctionne.

L’erreur à éviter

ln(a + b) n’est pas ln a + ln b. Le logarithme transforme les produits, pas les sommes.

Sans tes notes, peux-tu…

  • Expliquer le principe avec tes mots ?
  • Reconstruire le schéma et ses liens ?
  • Résoudre l’exercice et justifier la méthode ?

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