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Terminale · spécialité

Erreurs fréquentes : Fonction logarithme népérien (Terminale)

La fonction logarithme népérien permet de résoudre les équations où l'inconnue est en exposant, comme $e^x=5$ ou $0{,}8^n<0{,}01$. Elle transforme les produits en sommes, et on la retrouve dans les études de fonctions, les suites et les modèles de croissance ou de décroissance.

Erreur

Résoudre une équation avec ln sans déterminer le domaine, et garder une solution comme $x=-1$ dans $\ln x+\ln(x-2)=\ln3$.

Ce qu'il faut écrire

Toujours commencer par écrire les conditions d'existence (arguments strictement positifs) sur l'équation de départ, puis vérifier que chaque solution trouvée appartient au domaine.

Erreur

Écrire $\ln(a+b)=\ln a+\ln b$ ou $\ln(a-b)=\frac{\ln a}{\ln b}$.

Ce qu'il faut écrire

La relation fonctionnelle concerne les produits et les quotients : $\ln(ab)=\ln a+\ln b$ et $\ln\frac ab=\ln a-\ln b$. Il n'existe aucune formule pour $\ln(a+b)$.

Erreur

Diviser par $\ln(0{,}8)$ sans changer le sens de l'inégalité dans $n\ln(0{,}8)<\ln(0{,}01)$.

Ce qu'il faut écrire

Pour $0<q<1$, $\ln q<0$. Diviser par un nombre négatif change le sens : $n>\frac{\ln(0{,}01)}{\ln(0{,}8)}$.

Erreur

Dériver $\ln(u)$ en $\frac1u$, par exemple $\big(\ln(x^2+1)\big)'=\frac1{x^2+1}$.

Ce qu'il faut écrire

On n'oublie pas la dérivée de la fonction intérieure : $\big(\ln u\big)'=\frac{u'}{u}$, ici $\frac{2x}{x^2+1}$.

Erreur

Confondre $(\ln x)^2$ et $\ln(x^2)$, ou écrire $\ln(x^2)=2\ln x$ pour tout réel $x\neq0$.

Ce qu'il faut écrire

$(\ln x)^2=\ln x\times\ln x$, alors que $\ln(x^2)=2\ln|x|$. L'égalité $\ln(x^2)=2\ln x$ n'est vraie que pour $x>0$.

Erreur

Écrire $\ln 0=0$ ou $\ln 0=1$, ou calculer $\ln$ d'un nombre négatif.

Ce qu'il faut écrire

$\ln$ n'est définie que sur $]0\,;+\infty[$. C'est $\ln1$ qui vaut $0$, et $\ln e$ qui vaut $1$. En $0$, on parle seulement de limite : $\lim_{x\to0^+}\ln x=-\infty$.

Erreur

Conclure que $\lim_{x\to+\infty}\frac{\ln x}{x}$ vaut $1$ ou est « infini sur infini donc impossible à calculer ».

Ce qu'il faut écrire

C'est une forme indéterminée levée par les croissances comparées : $\lim_{x\to+\infty}\frac{\ln x}{x}=0$, car $x$ l'emporte sur $\ln x$.