← Retour à l'accueil Webclasse

Primitives et dérivées de fonctions trigonométriques

Astuces, méthodes et exemples pour maîtriser la trigonométrie en Terminale.

L'astuce du cercle

Il n'est pas nécessaire d'apprendre par cœur les primitives et dérivées de \( \cos(x) \) et \( \sin(x) \). Le cercle trigonométrique est votre meilleur allié !

sin(x) cos(x) -sin(x) -cos(x) Primitives (+Constante) Sens trigonométrique Dérivées Sens horaire

Les 2 dérivées usuelles

En suivant le cercle dans le sens indirect :

\( (\sin x)' = \cos x \)

\( (\cos x)' = -\sin x \)

Mais aussi :

\( (-\sin x)' = -\cos x \)

\( (-\cos x)' = \sin x \)

Les 2 primitives usuelles

En suivant le cercle dans le sens direct (ou Positif dans Positif on retrouve le P de Primitive):

\( \int \cos x \, dx = \sin x + C \)      où \(C\) est une constante réelle.

\( \int \sin x \, dx = -\cos x + C \)      où \(C\) est une constante réelle.

Généralisation : Formes composées \( u(ax+b) \)

En Terminale, vous devez savoir dériver et intégrer des fonctions de la forme \( \cos(ax+b) \) ou \( \sin(ax+b) \), où \( a \) et \( b \) sont des réels (\( a \neq 0 \)).

Dérivées

On multiplie par la dérivée de l'intérieur de la parenthèse (\( a \)) :

\( \left[ \sin(ax+b) \right]' = a \cos(ax+b) \)

\( \left[ \cos(ax+b) \right]' = -a \sin(ax+b) \)

Primitives

On divise par \( a\neq 0 \) pour compenser la règle de dérivation (\( C \) est une constante réelle) :

\( \int \sin(ax+b) \, dx = -\frac{1}{a} \cos(ax+b) + C \)

\( \int \cos(ax+b) \, dx = \frac{1}{a} \sin(ax+b) + C \)

Exemples d'applications

Exemple 1

Soit \( f(x) = \sin\left(3x - \frac{\pi}{4}\right) \).

  • Dérivée :
    \( f'(x) = 3\cos\left(3x - \frac{\pi}{4}\right) \)
  • Primitive :
    \( F(x) = -\frac{1}{3}\cos\left(3x - \frac{\pi}{4}\right) \)

Exemple 2

Soit \( g(x) = \cos(10t) \).

  • Dérivée :
    \( g'(t) = -10\sin(10t) \)
  • Primitive :
    \( G(t) = \frac{1}{10}\sin(10t) \)

Un peu d'histoire...

Si les développements en séries des fonctions trigonométriques étaient déjà connus d'Isaac Newton et Roger Cotes, c'est au mathématicien suisse Leonhard Euler (1707-1783) que l'on doit le traitement analytique de ces fonctions.

Dans son ouvrage majeur Introductio in analysin infinitorum (1748), Euler a été le premier à considérer les fonctions trigonométriques comme de véritables fonctions analytiques et non plus comme de simples longueurs géométriques dans un cercle. C'est également à lui que nous devons la standardisation des abréviations sin, cos et tan que vous utilisez en cours de mathématiques.