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Le logarithme népérien

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Le chapitre en bref

Ce que tu vas savoir faire

  • Connaître la définition de ln⁡a\ln a pour a>0a > 0, et les égalités eln⁡a=ae^{\ln a} = a et ln⁡(ex)=x\ln(e^{x}) = x.
  • Utiliser les propriétés algébriques du logarithme pour transformer des expressions.
  • Faire le lien entre ln et le logarithme décimal log.
  • Résoudre des équations et inéquations du type eax=be^{ax} = b, eax>be^{ax} > b, ln⁡x=b\ln x = b, ln⁡x>b\ln x > b.
  • Connaître la dérivée, les variations, la courbe et les limites de ln en 0 et en +∞+\infty.
  • Étudier des fonctions faisant intervenir ln ; calculer une demi-vie, un pH, un niveau sonore.

Le plan du chapitre

  1. 1Définition du logarithme népérien
  2. 2Propriétés algébriques
  3. 3Équations et inéquations
  4. 4La fonction logarithme népérien
  5. 5Logarithmes en physique-chimie

À retenir

  • Pour a>0a > 0 : ex=a  ⟺  x=ln⁡ae^{x} = a \iff x = \ln a. eln⁡a=ae^{\ln a} = a, ln⁡(ex)=x\ln(e^{x}) = x, ln⁡1=0\ln 1 = 0, ln⁡e=1\ln e = 1.
  • ln⁡(ab)=ln⁡a+ln⁡b\ln(ab) = \ln a + \ln b ; ln⁡ab=ln⁡a−ln⁡b\ln\frac{a}{b} = \ln a - \ln b ; ln⁡(an)=nln⁡a\ln(a^{n}) = n\ln a ; ln⁡a=12ln⁡a\ln\sqrt{a} = \frac{1}{2}\ln a.
  • log⁡x=ln⁡xln⁡10\log x = \dfrac{\ln x}{\ln 10} : mêmes propriétés, base 10 au lieu de e.
  • Pour b>0b > 0 : eX>b  ⟺  X>ln⁡be^{X} > b \iff X > \ln b ; pour x>0x > 0 : ln⁡x>b  ⟺  x>eb\ln x > b \iff x > e^{b}. Attention au domaine et aux divisions par un négatif.
  • (ln⁡x)′=1x(\ln x)' = \dfrac{1}{x} : ln est strictement croissante sur ]0 ; +∞[]0 \,;\, +\infty[.
  • lim⁡0+ln⁡x=−∞\lim\limits_{0^{+}} \ln x = -\infty (asymptote verticale) ; lim⁡+∞ln⁡x=+∞\lim\limits_{+\infty} \ln x = +\infty ; tangente en 1 : y=x−1y = x - 1.

Les questions éclair

Que signifie x = ln a ?

eˣ = a : ln a est l'exposant qu'il faut donner à e pour obtenir a (a > 0).

Que vaut ln(ab) ?

ln a + ln b.

Quelle est la dérivée de ln x ?

1/x.

Comment résoudre eax=be^{ax} = b avec b > 0 ?

ax = ln b, donc x = ln b / a.

Quelle est la demi-vie d'une loi N0 e−λtN_0\,e^{-\lambda t} ?

t½ = ln 2 / λ.

Le sais-tu ?

Avant les calculatrices, les ingénieurs utilisaient une règle à calcul : deux réglettes graduées selon une échelle logarithmique, qu'on faisait glisser l'une contre l'autre. Additionner deux longueurs revenait à additionner deux logarithmes… donc à multiplier deux nombres. Inventée vers 1620, quelques années après les tables de Napier, la règle à calcul a servi pendant trois siècles et demi : c'est avec elle que furent calculés les ponts, les avions et même une grande partie des missions Apollo, avant d'être balayée par les calculatrices électroniques dans les années 1970.