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Première spécialité · Mathématiques · Chapitre 4

Nombre dérivé et tangente

Fiche de cours4 min de lecturePar Robin RinguetMise à jour : octobre 2026

1Taux de variation et sécantes

Définition. Soit ff une fonction définie sur un intervalle II et aa, bb deux réels distincts de II. Le taux de variation de ff entre aa et bb est le quotient f(b)−f(a)b−a\dfrac{f(b)-f(a)}{b-a}. En posant b=a+hb=a+h avec h≠0h\neq0, il s’écrit

τ(h)=f(a+h)−f(a)h.\tau(h)=\frac{f(a+h)-f(a)}{h}.

Propriété. C’est le coefficient directeur de la sécante (AM)(AM), où A(a ;f(a))A\bigl(a\,;f(a)\bigr) et M(a+h ;f(a+h))M\bigl(a+h\,;f(a+h)\bigr) sont deux points de la courbe Cf\Cf. C’est aussi la variation moyenne de ff sur l’intervalle considéré (par exemple une vitesse moyenne).

2Nombre dérivé

Définition. ff est dérivable en aa lorsque le taux de variation τ(h)\tau(h) tend vers un nombre réel ℓ\ell quand hh tend vers 00. Ce nombre est le nombre dérivé de ff en aa ; on le note f′(a)f'(a) :

f′(a)=lim⁡h→0f(a+h)−f(a)h.f'(a)=\lim\limits_{h\to 0}\frac{f(a+h)-f(a)}{h}.

Propriété — interprétations. f′(a)f'(a) est une vitesse instantanée si ff décrit une position en fonction du temps, un coût marginal si ff est un coût total en fonction de la quantité produite : c’est le taux de variation instantané de ff en aa.

Remarque. Une fonction n’est pas toujours dérivable : pour f(x)=xf(x)=\sqrt{x} et a=0a=0, le taux vaut, pour h>0h>0, hh=1h\dfrac{\sqrt h}{h}=\dfrac{1}{\sqrt h}, qui devient aussi grand que l’on veut quand hh tend vers 00 : la fonction racine carrée n’est pas dérivable en 00 et sa courbe y admet une tangente verticale.

Figure 1 — La sécante (AM)(AM) et la tangente TT en AA. Quand MM se rapproche de AA, la sécante pivote et tend vers TT.

3Tangente à une courbe

Définition. Lorsque ff est dérivable en aa, la tangente à Cf\Cf au point A(a ;f(a))A\bigl(a\,;f(a)\bigr) est la position limite des sécantes (AM)(AM) lorsque MM se rapproche de AA : c’est la droite passant par AA et de coefficient directeur f′(a)f'(a).

Théorème — équation de la tangente. Si ff est dérivable en aa, la tangente à Cf\Cf au point d’abscisse aa a pour équation

y=f(a)+f′(a)(x−a).y=f(a)+f'(a)(x-a).

Démonstration : cette droite a pour coefficient directeur f′(a)f'(a), donc une équation y=f′(a)x+py=f'(a)x+p ; elle passe par AA, d’où f(a)=f′(a) a+pf(a)=f'(a)\,a+p, soit p=f(a)−a f′(a)p=f(a)-a\,f'(a).

Méthode — lire f′(a)f'(a) sur un graphique. repérer la tangente au point d’abscisse aa et lire son coefficient directeur : en avançant de 11 vers la droite, on monte de f′(a)f'(a). Une tangente horizontale en AA signifie f′(a)=0f'(a)=0.

4Approximation affine

Propriété. Si ff est dérivable en aa, alors, pour hh proche de 00 :

f(a+h)≈f(a)+f′(a) h.f(a+h)\approx f(a)+f'(a)\,h .

Au voisinage de aa, on remplace la courbe par sa tangente : l’erreur commise est d’autant plus petite que ∣h∣\abs h est petit.

5Savoir-faire du chapitre

Savoir-faire
  • Calculer un taux de variation entre deux réels et l’interpréter comme la pente d’une sécante ou comme une variation moyenne.
  • Simplifier le taux de variation entre aa et a+ha+h, puis obtenir f′(a)f'(a) en faisant tendre hh vers 00.
  • Lire graphiquement un nombre dérivé ; construire une tangente connaissant f(a)f(a) et f′(a)f'(a).
  • Déterminer une équation de la tangente en un point ; retrouver f(a)f(a) et f′(a)f'(a) à partir de son équation.
  • Calculer une valeur approchée de f(a+h)f(a+h) par approximation affine et estimer l’erreur.
  • Interpréter f′(a)f'(a) dans un contexte : vitesse instantanée, coût marginal, débit.

6Exemples types

Exemplenombre dérivé par le taux de variation

Soit f(x)=x2f(x)=x^2 et aa un réel. Pour h≠0h\neq0,

f(a+h)−f(a)h=(a+h)2−a2h=2ah+h2h=2a+h,\frac{f(a+h)-f(a)}{h}=\frac{(a+h)^2-a^2}{h}=\frac{2ah+h^2}{h}=2a+h,

qui tend vers 2a2a quand hh tend vers 00. Donc ff est dérivable en aa et f′(a)=2af'(a)=2a ; en particulier f′(3)=6f'(3)=6.

Exempleéquation de tangente

Toujours pour f(x)=x2f(x)=x^2, en a=3a=3 : f(3)=9f(3)=9 et f′(3)=6f'(3)=6, donc la tangente a pour équation y=9+6(x−3)y=9+6(x-3), soit y=6x−9y=6x-9. Réciproquement, si la tangente en −1-1 à la courbe de gg a pour équation y=4x+7y=4x+7, alors g′(−1)=4g'(-1)=4 et g(−1)=4×(−1)+7=3g(-1)=4\times(-1)+7=3.

Exemplefonction inverse et approximation affine

Soit k(x)=1xk(x)=\dfrac1x et a=2a=2. Pour h≠0h\neq0 et h>−2h>-2 :  k(2+h)−k(2)h=1h×2−(2+h)2(2+h)=−12(2+h)\ \dfrac{k(2+h)-k(2)}{h}=\dfrac{1}{h}\times\dfrac{2-(2+h)}{2(2+h)}=\dfrac{-1}{2(2+h)}, qui tend vers −14-\dfrac14 : k′(2)=−14k'(2)=-\dfrac14. Tangente en 22 : y=12−14(x−2)y=\dfrac12-\dfrac14(x-2). Approximation affine : 12,1≈12−14×0,1=0,475\dfrac{1}{2{,}1}\approx\dfrac12-\dfrac14\times0{,}1=0{,}475 (valeur exacte ≈0,4762\approx0{,}4762).

Exemplevitesse instantanée

La hauteur d’une balle, en mètres, est z(t)=20t−5t2z(t)=20t-5t^2 (tt en secondes). Entre 11 et 1+h1+h (h≠0h\neq0) :

z(1+h)−z(1)h=20(1+h)−5(1+h)2−15h=10h−5h2h=10−5h,\frac{z(1+h)-z(1)}{h}=\frac{20(1+h)-5(1+h)^2-15}{h}=\frac{10h-5h^2}{h}=10-5h,

qui tend vers 1010. La vitesse instantanée à t=1t=1 s vaut donc 10 m⋅s−1{10\,\mathrm{m}{\cdot}\mathrm{s}^{-1}}. Approximation affine : z(1,1)≈15+10×0,1=16z(1{,}1)\approx 15+10\times0{,}1=16 m (valeur exacte 15,9515{,}95 m).

Pièges
  • Le taux de variation n’est défini que pour h≠0h\neq0 : on simplifie d’abord par hh, on fait tendre hh vers 00 ensuite.
  • f′(a)f'(a) est un nombre, pas une fonction, et f(a)f(a) n’est pas f′(a)f'(a) : dans l’équation de la tangente, les deux interviennent.
  • L’équation de la tangente est y=f(a)+f′(a)(x−a)y=f(a)+f'(a)(x-a), et non y=f(a)+f′(a) xy=f(a)+f'(a)\,x : ne pas oublier le −a-a.
  • L’approximation affine n’est valable que pour hh proche de 00 : elle donne une valeur approchée, jamais une valeur exacte.
  • Une tangente peut couper la courbe : « tangente » ne veut pas dire « qui touche en un seul point ».

Exercices, contrôles et sujets

Les énoncés sont en accès libre, à télécharger en PDF.

1

Exercices de base

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Les bases : taux de variation, nombre dérivé, tangente, approximation affine

8 exercicesniveau Difficulté 1 sur 3durée conseillée : 1 h 30sans calculatrice

  1. Calculer des taux de variationDifficulté 1 sur 3
  2. Pentes de sécantesDifficulté 1 sur 3
  3. Du taux de variation au nombre dérivéDifficulté 1 sur 3
  4. Nombre dérivé par la limiteDifficulté 2 sur 3
  5. Lecture graphique de nombres dérivésDifficulté 1 sur 3
  6. Construire des tangentesDifficulté 1 sur 3
  7. Équations de tangentesDifficulté 2 sur 3
  8. Approximation affine, sans calculatriceDifficulté 2 sur 3
2

Exercices d'application

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Application : sécantes, Python, coût marginal, vidange, tangentes d’une parabole

6 exercicesniveau Difficulté 2 sur 3durée conseillée : 2 hcalculatrice autorisée

  1. La tangente, position limite des sécantesDifficulté 2 sur 3
  2. Des pentes de sécantes en PythonDifficulté 2 sur 3
  3. Le coût marginalDifficulté 2 sur 3
  4. La vidange d’une baignoireDifficulté 2 sur 3
  5. Tangentes à une parabole passant par un pointDifficulté 2 sur 3
  6. Retrouver un trinôme grâce à ses tangentesDifficulté 2 sur 3
3

Contrôle A

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QCM, nombre dérivé d’un trinôme, lecture graphique de tangentes, vol d’une fusée à eau

Durée : 1 hsans calculatrice4 exercices indépendantsbarème sur 20

  1. Questionnaire à choix multiples5 ptsDifficulté 1 sur 3
  2. Nombre dérivé d’un trinôme5 ptsDifficulté 2 sur 3
  3. Lecture graphique5 ptsDifficulté 1 sur 3
  4. Le vol d’une fusée à eau5 ptsDifficulté 2 sur 3
4

Contrôle B

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Démonstration de l’équation de la tangente, racine carrée en 0 et en 4, tangentes à l’hyperbole, un module de skatepark

Durée : 1 hsans calculatrice4 exercices indépendantsbarème sur 20

  1. Démonstration : équation de la tangente4 ptsDifficulté 2 sur 3
  2. La fonction racine carrée en 0 et en 45 ptsDifficulté 3 sur 3
  3. Tangentes à l’hyperbole5 ptsDifficulté 2 sur 3
  4. Un module de skatepark6 ptsDifficulté 3 sur 3
5

Approfondissement

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Pour aller plus loin : nombre dérivé de xnx^n, cordes d’une parabole, tangentes à la cubique, tangentes communes, erreurs d’approximation, méthode de Héron

6 exercicesniveau Difficulté 3 sur 3durée conseillée : 2 h 30calculatrice autorisée

  1. Nombre dérivé de x↦xnx\mapsto x^nDifficulté 3 sur 3
  2. Cordes et tangentes d’une paraboleDifficulté 3 sur 3
  3. La tangente qui recoupe la cubiqueDifficulté 3 sur 3
  4. Tangentes communes à deux parabolesDifficulté 3 sur 3
  5. Évaluer l’erreur d’une approximation affineDifficulté 3 sur 3
  6. Des tangentes pour calculer 2\sqrt2 (méthode de Newton)Difficulté 3 sur 3
6

Type épreuve anticipée

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Partie 1 : douze questions d’automatismes — Partie 2 : distance de freinage, tangentes issues de l’origine, adhérents d’un club

Durée : 2 hsans calculatriceQCM et 3 exercicesbarème sur 20

  1. Questionnaire à choix multiples6 ptsDifficulté 1 sur 3
  2. Distance de freinage6 ptsDifficulté 2 sur 3
  3. Tangentes issues de l’origine4 ptsDifficulté 2 sur 3
  4. Les adhérents d’un club d’escalade4 ptsDifficulté 2 sur 3

Première · Mathématiques : les 13 chapitres

  1. Second degré
  2. Suites numériques : généralités
  3. Suites arithmétiques et géométriques
  4. Nombre dérivé et tangente
  5. Fonctions dérivées
  6. Variations et extremums
  7. Fonction exponentielle
  8. Trigonométrie
  9. Produit scalaire
  10. Géométrie repérée
  11. Probabilités conditionnelles et indépendance
  12. Variables aléatoires
  13. Épreuve anticipée de mathématiques