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Science et technologie

Qu’est‑ce qu’une équation tangente ? Définition, formule et exemples

L’équation de la tangente à la courbe de f au point d’abscisse a est <strong>T(x)=f’(a)(x−a)+f(a)</strong>. Elle passe par le point de la courbe et possède exactement sa pente à cet endroit.

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Science et technologie
Élève traçant une droite tangente à une courbe sur papier quadrillé

La tangente reprend la direction de la courbe au point étudié.

Sommaire · 7 sections

La formule de l’équation tangente à une courbe

Pour une fonction f dérivable au point d’abscisse a, l’équation de la tangente à sa courbe représentative est : y = f’(a)(x − a) + f(a). Le nombre f’(a) est la pente de la tangente, tandis que le point A(a ; f(a)) est le point précis par lequel elle passe.

On rencontre aussi l’écriture Ta(x) = f’(a)(x − a) + f(a). Elle désigne la fonction affine dont le graphique est la droite tangente. Si l’énoncé demande « l’équation de la tangente à la courbe de f au point d’abscisse a », c’est cette formule qu’il faut utiliser.

Tangente à une courbe
La tangente est la droite qui décrit la direction locale d’une courbe en un point. Pour une fonction dérivable, sa pente est donnée par la dérivée en ce point. Elle est la meilleure approximation affine de la courbe très près du point considéré.

À quoi correspondent f(a), f’(a) et a ?

La formule rassemble trois informations. L’abscisse a indique l’endroit de la courbe où l’on cherche la tangente. La valeur f(a) fournit l’ordonnée du point de contact. Enfin, f’(a) mesure la variation instantanée de la fonction : c’est le coefficient directeur de la droite.

Une droite de pente 3 monte de 3 unités quand x augmente de 1 unité. Une droite de pente −2 descend de 2 unités pour une unité parcourue vers la droite. Une pente nulle donne une tangente horizontale. C’est notamment le cas, sous certaines conditions, au voisinage d’un maximum ou d’un minimum de la fonction.

Lire les éléments nécessaires avant de calculer une tangente
ÉlémentRôle dans le calculDans y = mx + p
aAbscisse du point de tangenceValeur de x connue
f(a)Ordonnée du point de contactLa droite doit passer par (a ; f(a))
f’(a)Pente au point am = f’(a)
xAbscisse variable sur la droiteVariable de l’équation
yOrdonnée variable sur la droiteRésultat T(x)
La notation f’(a) se lit « f prime de a ». Elle ne signifie pas f multiplié par a : c’est la valeur de la dérivée de f au point a.

Comment calculer une équation de tangente : méthode en 5 étapes

La méthode valable pour la plupart des exercices de lycée

  1. Repérer la fonction et l’abscisse a

    Lisez précisément l’énoncé : il faut connaître la fonction f(x) et le point où la tangente est demandée. Si l’on demande la tangente « au point d’abscisse 2 », alors a = 2. L’étape est réussie lorsque a est clairement identifié.

  2. Calculer la dérivée f’(x)

    Dérivez l’expression de f. Par exemple, si f(x) = x² − 3x + 4, alors f’(x) = 2x − 3. Gardez x dans l’expression à ce stade : on n’évalue pas encore au point 2.

  3. Évaluer f(a)

    Remplacez x par a dans la fonction initiale. Ce calcul donne l’ordonnée du point de contact. Pour f(x) = x² − 3x + 4 et a = 2, on obtient f(2) = 4 − 6 + 4 = 2 : le point est A(2 ; 2).

  4. Évaluer f’(a)

    Remplacez x par a dans la dérivée. Ici, f’(2) = 2 × 2 − 3 = 1. La tangente aura donc une pente de 1, ce qui permet déjà de contrôler visuellement le résultat.

  5. Appliquer puis réduire la formule

    Écrivez y = f’(a)(x − a) + f(a). Dans l’exemple : y = 1(x − 2) + 2, donc y = x. Le résultat est correct si, pour x = 2, l’équation donne bien y = 2 et si son coefficient directeur vaut 1.

Exemple détaillé : la tangente à f(x) = x² au point d’abscisse 1

Soit f(x) = x² et a = 1. Sa dérivée est f’(x) = 2x. On calcule alors f(1) = 1 et f’(1) = 2. La tangente est donc : y = 2(x − 1) + 1, soit après développement y = 2x − 1. Elle passe bien par A(1 ; 1), puisque 2 × 1 − 1 = 1.

Exemple avec une pente négative

Prenons f(x) = 1/x, définie pour x différent de 0, et cherchons la tangente au point d’abscisse a = 2. Sa dérivée est f’(x) = −1/x². Ainsi, f(2) = 1/2 et f’(2) = −1/4. L’équation s’écrit y = −1/4(x − 2) + 1/2, puis y = −x/4 + 1. La droite descend : c’est cohérent avec le signe négatif de la dérivée.

Tangente et courbe : elle peut aussi couper la courbe

Dire qu’une tangente « touche la courbe sans la couper » est une simplification souvent fausse. La caractéristique décisive n’est pas le nombre de points d’intersection entre la droite et la courbe, mais le fait qu’elles ont la même direction au point étudié.

L’exemple classique est f(x) = x³ au point a = 0. On a f(0) = 0 et f’(0) = 0, donc l’équation de la tangente est y = 0, l’axe des abscisses. Or la courbe de x³ traverse cet axe au point O. Elle coupe donc sa tangente tout en ayant une tangente parfaitement définie.

Quelques situations courantes au point de tangence
Fonction et pointDérivée ou comportementTangente obtenue
f(x) = x², a = 1f’(1) = 2y = 2x − 1
f(x) = sin x, a = 0f’(0) = 1y = x
f(x) = x³, a = 0f’(0) = 0 ; la courbe traversey = 0
f(x) = |x|, a = 0Pentes −1 et 1 ; non dérivablePas de tangente unique
f(x) = ∛x, a = 0Pente infinie au sens géométriqueDroite verticale x = 0
Dans le cadre habituel des fonctions, une droite verticale comme x = 0 n’est pas une équation de la forme y = T(x), mais elle peut être une tangente géométrique à une courbe.

Les cas particuliers : dérivée nulle, point anguleux et tangente verticale

Si f’(a) = 0, la tangente est horizontale : son équation est simplement y = f(a). Cela peut correspondre à un sommet, mais pas automatiquement. La fonction x³ a une dérivée nulle en 0 sans y avoir ni maximum ni minimum : la courbe continue de croître avant et après ce point.

Si la fonction n’est pas dérivable en a, la formule générale ne s’applique pas. Avec f(x) = |x| au point 0, la pente vaut −1 à gauche et 1 à droite : le graphe forme un angle. Il n’y a donc pas une direction unique et pas de tangente unique.

Certaines courbes présentent une tangente verticale. Pour f(x) = ∛x, la courbe devient de plus en plus raide près de 0 ; sa tangente est la droite x = 0. Cette situation sort du modèle y = mx + p, car une droite verticale n’a pas de coefficient directeur réel fini.

Pourquoi l’équation tangente est utile : approcher une valeur

La tangente sert à estimer une fonction près d’un point où son calcul est facile. Puisque la droite et la courbe sont très proches autour de l’abscisse a, on peut utiliser f(x) ≈ f(a) + f’(a)(x − a) lorsque x est proche de a. Le symbole ≈ signifie « est approximativement égal à » : l’égalité exacte ne vaut en général qu’au point a.

Par exemple, pour estimer √4,04, prenez f(x) = √x autour de a = 4. On sait que f(4) = 2 et que f’(x) = 1/(2√x), donc f’(4) = 1/4. La tangente donne √4,04 ≈ 2 + (1/4)(4,04 − 4) = 2,01. La valeur réelle est très proche de 2,01, car 4,04 est proche de 4.

Plus x s’éloigne de a, moins l’approximation est fiable. Une tangente est un outil local, pas une copie de la courbe sur tout le graphique. En physique, en économie ou en ingénierie, cette idée permet de modéliser une variation faible autour d’un état de référence.

Écrire la tangente sous la forme y = mx + p

La forme y = f’(a)(x − a) + f(a) est la plus sûre pour construire la droite. Mais certains exercices demandent la forme réduite y = mx + p. Développez alors : y = f’(a)x − af’(a) + f(a). Ainsi, m = f’(a) et p = f(a) − af’(a).

Pour f(x) = x² au point a = 3, on a f(3) = 9 et f’(3) = 6. La forme point-pente donne y = 6(x − 3) + 9. En réduisant : y = 6x − 18 + 9, soit y = 6x − 9. L’ordonnée à l’origine est −9 ; elle n’est pas l’ordonnée du point de contact, qui vaut ici 9.

Avant de rendre un exercice sur les tangentes

  • J’ai repéré l’abscisse a demandée dans l’énoncé.
  • J’ai calculé la dérivée f’(x) sans remplacer x trop tôt.
  • J’ai trouvé séparément f(a), le point de contact, et f’(a), la pente.
  • J’ai écrit y = f’(a)(x − a) + f(a) avant de développer.
  • En remplaçant x par a dans mon résultat, je retrouve bien f(a).
  • Le coefficient de x de la forme réduite est bien f’(a).

Questions fréquentes

Quelle est la différence entre une dérivée et une tangente ?

La dérivée est un nombre lorsqu’elle est évaluée en un point : f’(a) donne la pente locale de la courbe. La tangente est une droite complète. Elle utilise cette pente et le point A(a ; f(a)) pour obtenir son équation : y = f’(a)(x − a) + f(a). La dérivée fournit donc l’information nécessaire pour construire la tangente.

Comment trouver la tangente si seul le point A est donné ?

Il faut connaître ou déterminer la pente de la courbe en A. Si A a pour coordonnées (a ; b) et que la pente vaut m, l’équation est y = m(x − a) + b. Si le graphique est fourni, la pente peut parfois être lue avec deux points de la tangente tracée. Si seule la courbe est dessinée sans échelle exploitable, une équation exacte est impossible à obtenir.

Une courbe peut‑elle avoir plusieurs tangentes au même point ?

Dans le cadre des fonctions dérivables, non : une dérivée f’(a) fixe une seule pente, donc une seule tangente. En revanche, au niveau d’un angle, comme pour y = |x| en 0, il existe deux directions latérales différentes mais pas une tangente unique. Certaines courbes paramétrées ou étudiées hors du cadre usuel peuvent demander un vocabulaire plus précis.

Pourquoi utilise‑t‑on x − a dans la formule de la tangente ?

Parce que l’expression x − a vaut 0 au point d’abscisse a. Dans y = f’(a)(x − a) + f(a), en posant x = a, il reste immédiatement y = f(a). La droite passe donc forcément par le bon point. Le terme f’(a)(x − a) ajoute ensuite la variation imposée par la pente.

La tangente est‑elle toujours une bonne approximation de la fonction ?

Oui, mais seulement très près du point de tangence et si la fonction est suffisamment régulière autour de ce point. À mesure que l’on s’éloigne de a, l’écart entre la droite et la courbe peut devenir important. Une approximation tangentielle doit donc toujours préciser le point de référence et concerner une petite variation de x.

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