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Mathématiques (spécialité) · PremièreÉpreuve anticipée de mathématiques

Fonction dérivée et dérivées usuelles : cours de 1re

Publié le 6 novembre 2026 · Mis à jour le 6 novembre 2026 · Signaler une erreur

L'essentiel

  • La fonction dérivée f′f' associe à chaque xx où ff est dérivable le nombre dérivé f′(x)f'(x), limite du taux de variation quand hh tend vers 0.
  • Dérivées usuelles : (k)′=0(k)'=0, (x)′=1(x)'=1, (x2)′=2x(x^2)'=2x, (x3)′=3x2(x^3)'=3x^2, (1x)′=−1x2\left(\frac1x\right)'=-\frac1{x^2}, (x)′=12x(\sqrt x)'=\frac1{2\sqrt x}, et (xn)′=nxn−1(x^n)'=nx^{n-1} pour nn entier relatif.
  • Pour dériver x↦mx+px\mapsto mx+p, on trouve mm : la dérivée d'une fonction affine est constante.
  • Domaines : 1x\frac1x n'est pas définie en 0 ; x\sqrt x est définie en 0 mais n'y est pas dérivable, donc f′f' n'existe que sur ]0 ;+∞[]0\,;+\infty[.
  • Réflexe de méthode : repérer la fonction usuelle, écrire sa dérivée, préciser l'intervalle de validité, puis calculer f′(a)f'(a) si on demande un nombre dérivé.

Du nombre dérivé à la fonction dérivée

Dans le chapitre précédent, tu as appris à calculer un nombre dérivé en un point précis, par exemple f′(2)f'(2) ou f′(−1)f'(-1). Chaque calcul est un petit travail à part : il faut former un taux de variation, simplifier, puis passer à la limite. Si tu devais refaire ce travail pour dix points, ce serait long.

L'idée de ce cours est simple : faire le calcul une seule fois, avec une valeur xx quelconque, et obtenir une formule qui donne le nombre dérivé en tout point. Cette formule, c'est la fonction dérivée. Le programme de première demande justement de savoir calculer, à partir de la définition, un nombre dérivé en un point ou une fonction dérivée 3. Nous allons le faire pour toutes les fonctions de référence.

Calculer une dérivée à partir de la définition

Pour obtenir la fonction dérivée, on garde la lettre xx à la place du point aa. On forme donc le taux de variation entre xx et x+hx+h, on le simplifie avant de faire tendre hh vers 0, puis on lit la limite.

La simplification est l'étape clé : tant que hh reste au dénominateur sans avoir été éliminé, le passage à la limite donnerait une forme impossible à lire (du type « 00 divisé par 00 »).

Dériver avec la définitionCinq étapes successives : écrire le taux de variation, développer, factoriser et simplifier, passer à la limite, préciser le domaine.1TauxÉcrire (f(x+h) − f(x)) / h avec h non nul2DévelopperRéduire le numérateur3SimplifierFactoriser par h et simplifier4LimiteFaire tendre h vers 05DomainePréciser les valeurs de x permises
  1. TauxÉcrire (f(x+h) − f(x)) / h avec h non nul
  2. DévelopperRéduire le numérateur
  3. SimplifierFactoriser par h et simplifier
  4. LimiteFaire tendre h vers 0
  5. DomainePréciser les valeurs de x permises
Dériver avec la définition
Démonstration · Démonstration

Pour f(x)=mx+pf(x)=mx+p et h≠0h\neq0 :

m(x+h)+p−(mx+p)h=mhh=m.\frac{m(x+h)+p-(mx+p)}{h}=\frac{mh}{h}=m.

La limite de cette constante quand hh tend vers 0 est mm. Le cas m=0m=0 donne les constantes, le cas m=1m=1, p=0p=0 donne x↦xx\mapsto x.

Les fonctions carré et cube

Le programme de première liste, parmi les dérivées à connaître, celles des fonctions carré, cube, inverse et racine carrée 3. Commençons par les deux premières, qui sont les plus simples à établir : il suffit de développer.

Démonstration · Démonstration

Pour h≠0h\neq 0 :

(x+h)2−x2h=x2+2xh+h2−x2h=h(2x+h)h=2x+h.\frac{(x+h)^2-x^2}{h}=\frac{x^2+2xh+h^2-x^2}{h}=\frac{h(2x+h)}{h}=2x+h.

Quand hh tend vers 0, 2x+h2x+h tend vers 2x2x. Donc f′(x)=2xf'(x)=2x pour tout réel xx.

La parabole et sa dérivéeCourbe de la fonction carré et droite représentant sa dérivée 2x, qui s'annule en 0.-3-2-1123-6-4-224680f(x) = x²f'(x) = 2xOA(2 ; 4)B(2 ; 4)
La parabole et sa dérivée · La courbe de f(x)=x² et celle de sa dérivée g(x)=2x : la dérivée est négative à gauche de 0, nulle en 0, positive à droite.
Démonstration · Démonstration

On développe (x+h)3=x3+3x2h+3xh2+h3(x+h)^3=x^3+3x^2h+3xh^2+h^3. Pour h≠0h\neq0 :

(x+h)3−x3h=3x2h+3xh2+h3h=3x2+3xh+h2.\frac{(x+h)^3-x^3}{h}=\frac{3x^2h+3xh^2+h^3}{h}=3x^2+3xh+h^2.

Quand hh tend vers 0, les termes 3xh3xh et h2h^2 tendent vers 0 et il reste 3x23x^2.

La fonction inverse

La fonction inverse x↦1xx\mapsto \frac1x n'est définie que pour x≠0x\neq0. Sa dérivée sera donc, elle aussi, cherchée sur ]−∞ ;0[]-\infty\,;0[ et sur ]0 ;+∞[]0\,;+\infty[. Le programme demande de connaître sa dérivée 3.

Démonstration · Démonstration

Soit x≠0x\neq0 et h≠0h\neq0 assez petit pour que x+h≠0x+h\neq0. On met au même dénominateur :

1x+h−1xh=1h×x−(x+h)x(x+h)=1h×−hx(x+h)=−1x(x+h).\frac{\frac1{x+h}-\frac1x}{h}=\frac{1}{h}\times\frac{x-(x+h)}{x(x+h)}=\frac1h\times\frac{-h}{x(x+h)}=\frac{-1}{x(x+h)}.

Quand hh tend vers 0, x(x+h)x(x+h) tend vers x2x^2, qui est non nul. La limite est donc −1x2-\dfrac1{x^2}.

La fonction racine carrée

La fonction racine carrée est définie sur [0 ;+∞[[0\,;+\infty[. C'est la seule fonction de référence du chapitre dont le domaine de dérivabilité est plus petit que le domaine de définition : le programme le dit explicitement, la racine carrée n'est pas dérivable en 0 3.

Démonstration · Démonstration

Soit x>0x>0 et h≠0h\neq0 avec x+h>0x+h>0. On multiplie le numérateur et le dénominateur par la quantité conjuguée x+h+x\sqrt{x+h}+\sqrt{x} :

x+h−xh=(x+h)−xh(x+h+x)=1x+h+x.\frac{\sqrt{x+h}-\sqrt{x}}{h}=\frac{(x+h)-x}{h\left(\sqrt{x+h}+\sqrt{x}\right)}=\frac{1}{\sqrt{x+h}+\sqrt{x}}.

Quand hh tend vers 0, le dénominateur tend vers 2x2\sqrt{x}, qui est strictement positif car x>0x>0. D'où la limite 12x\frac1{2\sqrt x}.

Démonstration · Pourquoi pas en 0 ?

En a=0a=0, le taux de variation pour h>0h>0 vaut

h−0h=1h.\frac{\sqrt{h}-0}{h}=\frac{1}{\sqrt{h}}.

Quand hh se rapproche de 0 par valeurs positives, h\sqrt h devient très petit et 1h\frac{1}{\sqrt h} devient très grand : il n'y a pas de limite finie. La condition de dérivabilité n'est pas remplie 4. Graphiquement, la courbe arrive à l'origine avec une tangente verticale.

La racine carrée et son point de départCourbe de la racine carrée sur [0 ; 9], qui part de l'origine en montant très vite puis s'aplatit.-1123456789-1-0.50.511.522.533.540f(x) = √xO(0 ; 0)A(4 ; 2)B(9 ; 3)
La racine carrée et son point de départ · La courbe de √x part de l'origine avec une tangente verticale : elle n'est pas dérivable en 0.

Les puissances : la fonction $x\mapsto x^n$

Les formules précédentes suivent un motif. Pour le carré, on obtient 2x12x^1 ; pour le cube, 3x23x^2 ; pour l'inverse, qui s'écrit x−1x^{-1}, on obtient −1×x−2-1\times x^{-2}. Le programme énonce cette régularité : pour nn entier relatif, on connaît la fonction dérivée de x↦xnx\mapsto x^n 3.

Récapitulatif et lecture des dérivées

Dérivées usuelles
f(x)f'(x)Dérivable sur
k (constante)0ℝ
mx + pmℝ
x²2xℝ
x³3x²ℝ
1/x−1/x²]−∞ ; 0[ et ]0 ; +∞[
√x1/(2√x)]0 ; +∞[
xⁿ (n entier relatif)n·xⁿ⁻¹ℝ si n ≥ 0, sinon ℝ privé de 0
Dérivées usuelles · Les dérivées à connaître en première.

Ce tableau est à connaître par cœur, avec ses intervalles de validité. Il sert de base à toutes les dérivations de l'année : quand une fonction combine plusieurs fonctions simples par somme, produit, quotient ou composition, quelques règles de calcul, qui découlent de la définition, suffisent pour la dériver 4. Ces règles feront l'objet du chapitre suivant.

Pièges, vérifications et ce qu'on attend de toi

Le programme attend que tu saches calculer à partir de la définition un nombre dérivé ou une fonction dérivée 3. Dans la pratique, les exercices mélangent trois niveaux : appliquer la table, justifier le domaine, et interpréter le résultat sur la courbe.

Exercices corrigés

Exercice 1 Un nombre dérivé avec la fonction cube

★☆☆Environ 5 min

Soit f(x)=x3f(x)=x^3. Détermine la fonction dérivée de ff, puis calcule le coefficient directeur de la tangente à la courbe de ff au point d'abscisse 2.

Indice 1

Utilise (xn)′=nxn−1(x^n)'=nx^{n-1}.

Indice 2

Le coefficient directeur de la tangente en aa est f′(a)f'(a).

Voir la correction pas à pas
  1. On applique la formule avec n=3n=3 : f′(x)=3x2f'(x)=3x^2.

  2. On remplace xx par 2 : f′(2)=3×22=3×4=12f'(2)=3\times2^2=3\times4=12.

  3. Le coefficient directeur cherché est donc 12.

La tangente en x=2x=2 a pour coefficient directeur 1212 : la courbe du cube monte très fortement en ce point.

Exercice 2 La pente de l'inverse

★☆☆Environ 5 min

Soit f(x)=1xf(x)=\dfrac1x sur ]0 ;+∞[]0\,;+\infty[. Calcule f′(2)f'(2).

Indice 1

Rappelle-toi le signe de la dérivée de l'inverse.

Indice 2

f′(x)=−1x2f'(x)=-\dfrac{1}{x^2}.

Voir la correction pas à pas
  1. On écrit f′(x)=−1x2f'(x)=-\dfrac1{x^2} pour x>0x>0.

  2. On remplace xx par 2 : f′(2)=−122=−14f'(2)=-\dfrac1{2^2}=-\dfrac14.

  3. On convertit en décimal : −0,25-0{,}25.

f′(2)=−0,25f'(2)=-0{,}25. Le résultat est négatif, ce qui est cohérent avec une fonction inverse décroissante.

Exercice 3 Où la tangente du carré a-t-elle une pente donnée ?

★★☆Environ 8 min

Soit f(x)=x2f(x)=x^2. En quel point de la courbe la tangente a-t-elle pour coefficient directeur 6 ? Donne l'abscisse de ce point puis l'équation réduite de la tangente.

Indice 1

Résous l'équation f′(x)=6f'(x)=6.

Indice 2

L'équation de la tangente en aa est y=f′(a)(x−a)+f(a)y=f'(a)(x-a)+f(a).

Voir la correction pas à pas
  1. On a f′(x)=2xf'(x)=2x. On résout 2x=62x=6, d'où x=3x=3.

  2. On calcule f(3)=9f(3)=9.

  3. On écrit la tangente : y=6(x−3)+9=6x−9y=6(x-3)+9=6x-9.

Le point cherché a pour abscisse 3 et la tangente a pour équation y=6x−9y=6x-9.

Exercice 4 Racine carrée : pente et domaine

★★★Environ 10 min

Soit f(x)=xf(x)=\sqrt{x}.

  1. Sur quel intervalle la formule de f′f' est-elle valable ?
  2. Calcule f′(16)f'(16).
  3. Montre que le taux de variation de ff entre 0 et h>0h>0 n'a pas de limite finie quand hh tend vers 0.
Indice 1

La dérivée de la racine carrée contient x\sqrt{x} au dénominateur.

Indice 2

Pour la question 3, calcule h−0h\dfrac{\sqrt h-\sqrt0}{h} et simplifie.

Voir la correction pas à pas
  1. La fonction f′(x)=12xf'(x)=\dfrac1{2\sqrt x} n'a de sens que pour x>0x>0 : la fonction est dérivable sur ]0 ;+∞[]0\,;+\infty[.

  2. On calcule f′(16)=1216=12×4=18=0,125f'(16)=\dfrac{1}{2\sqrt{16}}=\dfrac1{2\times4}=\dfrac18=0{,}125.

  3. Le taux de variation vaut hh=1h\dfrac{\sqrt h}{h}=\dfrac{1}{\sqrt h} pour h>0h>0.

  4. Quand hh tend vers 0 par valeurs positives, h\sqrt h tend vers 0 et 1h\dfrac1{\sqrt h} devient arbitrairement grand : il n'y a pas de limite finie, donc ff n'est pas dérivable en 0.

f′(16)=0,125f'(16)=0{,}125, et la racine carrée n'est pas dérivable en 0 : la formule ne vaut que sur ]0 ;+∞[]0\,;+\infty[.

Quiz

8 questions · correction immédiate · ton score reste sur ton appareil.

  1. Quelle est la dérivée de f(x)=x2f(x)=x^2 ?

  2. Quelle est la dérivée de f(x)=1xf(x)=\dfrac1x sur ]0 ;+∞[]0\,;+\infty[ ?

  3. La fonction racine carrée est dérivable en 0.

  4. Pour nn entier relatif, que vaut la dérivée de x↦xnx\mapsto x^n ?

  5. Quelle est la dérivée de la fonction constante f(x)=7f(x)=7 ?

  6. Soit f(x)=x3f(x)=x^3. Calcule f′(−2)f'(-2).

  7. Quelle est la dérivée de f(x)=1x3f(x)=\dfrac{1}{x^3} sur ]0 ;+∞[]0\,;+\infty[ ?

  8. Que vaut f′(9)f'(9) pour f(x)=xf(x)=\sqrt{x} ?

Les questions qu'on se pose

Quelle est la différence entre nombre dérivé et fonction dérivée ?

Le nombre dérivé f′(a)f'(a) est un nombre : la limite du taux de variation en un point aa précis 3. La fonction dérivée f′f' est une fonction qui associe à chaque xx son nombre dérivé 4. Une fois f′f' connue, on obtient f′(a)f'(a) en remplaçant xx par aa.

Dois-je savoir démontrer toutes les dérivées usuelles ?

Le programme demande de savoir calculer un nombre dérivé ou une fonction dérivée à partir de la définition 3. Il faut donc maîtriser la méthode, au moins sur les fonctions carré et inverse, et connaître les résultats du tableau. Les démonstrations du cube et de la racine carrée suivent la même logique.

Pourquoi la racine carrée n'est-elle pas dérivable en 0 alors qu'elle y est définie ?

Parce qu'une fonction est dérivable en un point si son taux de variation y admet une limite finie 4. En 0, ce taux vaut 1h\frac1{\sqrt h} pour h>0h>0 et devient immense : il n'y a pas de limite finie. Le programme retient précisément ce cas particulier 3. Sur la courbe, cela se voit par une tangente verticale à l'origine.

Comment savoir sur quel intervalle donner la dérivée ?

Il faut regarder où la formule de f′f' a un sens et où la définition s'applique. Pour xnx^n avec n≥0n\geq0, c'est R\mathbb{R} ; pour l'inverse, c'est R\mathbb{R} privé de 0 ; pour la racine carrée, c'est ]0 ;+∞[]0\,;+\infty[. En cas de doute, cherche ce qui annule un dénominateur ou ce qui est sous une racine.

À quoi sert la fonction dérivée ?

Le nombre dérivé indique la vitesse à laquelle la fonction change quand sa variable change 4. La fonction dérivée donne cette information partout à la fois : elle sert à trouver des tangentes et, dans les chapitres suivants, à étudier les variations et les extremums d'une fonction. Le programme présente d'ailleurs la dérivation avec ses applications à l'étude des fonctions 3.

Sources

  1. Programmes et ressources en mathématiques - voie générale, Éduscol. Consulté le 6 novembre 2026.
  2. Édubase — Introduire le nombre dérivée en classe de première, Éduscol. Consulté le 6 novembre 2026.
  3. Programme de mathématiques de première générale (spécialité), Ministère de l'Éducation nationale. Consulté le 6 novembre 2026.
  4. Dérivée, Wikipédia. Consulté le 6 novembre 2026.

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