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Première spécialité · Fonction exponentielle

Fonction exponentielle en Première : comprendre croissance et décroissance

L’exponentielle est la fonction qui se reproduit par dérivation. Elle fournit le modèle continu naturel des évolutions proportionnelles à la quantité présente.

Niveau : Première spécialité maths

Une définition liée à la dérivée

La fonction exponentielle est notée exp⁡\exp ou x↦exx\mapsto e^x. En Première, elle est caractérisée comme l’unique fonction dérivable sur R\mathbb R vérifiant

f′=fetf(0)=1,f'=f\quad\text{et}\quad f(0)=1,

l’existence et l’unicité étant admises dans le programme. Sa dérivée est donc elle-même : le taux de variation local est directement lié à la valeur de la fonction.

La propriété qui simplifie les calculs

L’exponentielle transforme une somme en produit :

ex+y=exey.e^{x+y}=e^xe^y.

On en déduit notamment e−x=1/exe^{-x}=1/e^x. Ces identités permettent de transformer des expressions et de comparer des modèles. Il faut cependant conserver les parenthèses : ex+ye^{x+y} n’est pas égal à ex+eye^x+e^y.

La fonction exponentielle est strictement positive et croissante. Sa courbe passe par (0,1)(0,1).

Modéliser une croissance ou une décroissance

Les fonctions t↦ektt\mapsto e^{kt} avec k>0k>0 décrivent des croissances exponentielles, tandis que t↦e−ktt\mapsto e^{-kt} décrit des décroissances. Elles interviennent dans des modèles de capitalisation continue, décroissance radioactive, dilution ou autres phénomènes où la vitesse d’évolution est proportionnelle à la quantité présente.

Si f(t)=eatf(t)=e^{at}, alors f′(t)=aeatf'(t)=ae^{at}. Le signe de aa donne immédiatement le sens de variation.

Le lien avec les suites géométriques

Une suite géométrique décrit une évolution multiplicative à des instants discrets ; l’exponentielle décrit l’analogue continu. Si une quantité est multipliée par un même facteur à chaque unité de temps, les valeurs relevées aux instants entiers peuvent former une suite géométrique.

Comprendre ce pont permet de choisir le bon modèle : une suite si seules les étapes comptent, une fonction exponentielle si l’évolution est décrite à tout instant.

Ce qu’il faut savoir faire

Au-delà des formules, il faut savoir transformer une expression exponentielle, dériver t↦eatt\mapsto e^{at}, interpréter une croissance ou une décroissance et construire un modèle simple. En Terminale, l’exponentielle sera réutilisée dans les limites, le logarithme et les équations différentielles.

Pour mettre la notion en pratique

Des DM qui réutilisent cette notion

Des problèmes où cette notion intervient dans un raisonnement plus long, parfois à un niveau ultérieur.

Terminale · spécialité maths · ≈ 3 h 30

Doses répétées

Étudier une quantité soumise à une décroissance exponentielle et à des apports réguliers, passer du modèle discret au modèle continu, puis introduire des oublis aléatoires et faire apparaître le rôle de la moyenne.

Voir le DM

Programme et sources

Vérifier le niveau d’exigence

Cette explication est reliée au programme correspondant pour distinguer ce qui est attendu ici de ce qui sera étudié plus tard.

Programme officiel de Première spécialité mathématiques

Programme de spécialité mathématiques de Première générale

Bulletin officiel n°14 du 2 avril 2026 · NOR MENE2602917A

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