La dérivée d’une fonction f(x) est notée f'(x) ou dy/dx. Mathématiquement, elle se calcule comme le rapport de la variation de f par rapport à la variation de x, lorsque cette dernière tend vers zéro. On peut ainsi exprimer cette définition par la formule f'(x) = lim (h→0) [f(x+h) – f(x)] / h.
Intuitivement, la dérivée première d’une fonction permet de visualiser sa pente ou sa tangente à un point donné. Si la dérivée est positive, cela signifie que la fonction augmente ; si elle est négative, cela indique que la fonction diminue. De plus, si la dérivée est nulle en un point, cela signifie que la fonction atteint un extremum local à cet endroit.
Pour calculer la dérivée d’une fonction, il existe plusieurs règles et formules, notamment celles du produit, de la somme, du quotient et de la chaîne. Ces règles permettent de dériver des fonctions complexes en utilisant les dérivées élémentaires de fonctions simples telles que les constantes, les fonctions polynomiales, exponentielles, logarithmiques et trigonométriques.
La dérivée d’une fonction peut également avoir une interprétation géométrique intéressante. En effet, si on considère la fonction f(x) comme l’équation d’une courbe dans un plan cartésien, la dérivée f'(x) peut être interprétée comme le coefficient directeur de la tangente à la courbe en ce point. Ainsi, connaissant la dérivée en un point donné, on peut déterminer l’équation de la tangente à cette courbe à cet endroit.
La dérivée première d’une fonction est également utile pour déterminer les valeurs pour lesquelles une fonction est maximale ou minimale. En effet, une fonction atteint un maximum (ou un minimum) lorsque sa dérivée change de signe, c’est-à-dire lorsqu’elle passe d’une valeur positive à une valeur négative (ou vice versa). En trouvant les valeurs pour lesquelles la dérivée s’annule, on peut donc déterminer les points d’extrema.
Enfin, la dérivée première d’une fonction permet également de déterminer les variations de cette fonction sur un intervalle donné. Pour ce faire, on étudie le signe de la dérivée sur l’intervalle, en cherchant les valeurs pour lesquelles elle est positive ou négative. Ainsi, on obtient les intervalles où la fonction est croissante ou décroissante.
En conclusion, la dérivée première d’une fonction est un concept essentiel en mathématiques qui permet de comprendre et d’analyser le comportement d’une fonction à travers sa variation. Elle donne des informations précieuses sur la pente, la tangente, les extremums et les variations d’une fonction. Sa maîtrise est donc indispensable pour résoudre de nombreux problèmes mathématiques, notamment en analyse et en géométrie.