a. On décompose $72$ en facteurs premiers : $72 = 2^3\times 3^2$, puis $\ln(ab) = \ln a + \ln b$ et $\ln(a^n) = n\ln a$.
b. Quotient : $\ln\frac ab = \ln a - \ln b$, avec $9 = 3^2$ et $16 = 2^4$.
c. $\ln(\mathrm{e}^x) = x$ et $\sqrt{\mathrm{e}} = \mathrm{e}^{1/2}$.
d. $2\ln 3 = \ln 9$ et $\mathrm{e}^{\ln x} = x$ ; pour $D$, on regroupe tout en un seul logarithme.
⚠ Il n'existe aucune formule pour $\ln(a+b)$ : $\ln 5 \neq \ln 2 + \ln 3$.
Résoudre dans l'intervalle indiqué :
a. On passe au logarithme : $\mathrm{e}^{X} = k \iff X = \ln k$ pour $k > 0$.
b. On passe à l'exponentielle : $\ln X = k \iff X = \mathrm{e}^k$.
✔ Cette valeur est bien dans $]\tfrac12\,;+\infty[$.
c. $\ln$ est strictement croissante et $\ln 1 = 0$ : $\ln X\leqslant 0 \iff 0 < X\leqslant 1$.
d. On isole l'exponentielle, puis on applique $\ln$, qui conserve l'ordre.
$S = \,]-\infty\,;2\ln 2[$, avec $2\ln 2\approx 1{,}386$. ⚠ En divisant par $-0{,}5$, on a changé le sens de l'inégalité.
Soit $f$ la fonction définie sur $]0\,;+\infty[$ par $f(x) = x\ln x - x$.
a. $x\ln x$ est un produit $uv$ avec $u = x$, $u' = 1$, $v = \ln x$, $v' = \frac1x$.
b. $\ln x < 0$ sur $]0\,;1[$ et $\ln x > 0$ sur $]1\,;+\infty[$.
| $x$ | $0$ | $1$ | $+\infty$ | ||
|---|---|---|---|---|---|
| $f'(x)$ | ‖ | $-$ | $0$ | $+$ | |
| $f$ | ‖ | ↘ | $-1$ | ↗ |
Minimum : $f(1) = 1\times 0 - 1 = -1$.
c. On factorise par $x$, qui est non nul.
d. $f(\mathrm{e}) = 0$ (question c) et $f'(\mathrm{e}) = \ln\mathrm{e} = 1$.
L'iode 131, utilisé en médecine nucléaire, perd chaque jour 8,3 % de ses noyaux radioactifs. Un échantillon contient initialement $N_0$ noyaux ; on note $N_n$ le nombre de noyaux restants au bout de $n$ jours.
a. Perdre 8,3 % revient à multiplier par $1 - 0{,}083 = 0{,}917$ chaque jour : $(N_n)$ est géométrique de raison $0{,}917$.
b. On cherche $n$ tel que $N_n\leqslant\frac{N_0}{2}$, soit $0{,}917^n\leqslant 0{,}5$. On applique $\ln$ (croissante) puis on divise par $\ln 0{,}917 < 0$.
La demi-vie de l'iode 131 est d'environ 8 jours (valeur tabulée : 8,02 jours ✔).
c. Même méthode avec $0{,}917^n < 0{,}01$.
Il faut 54 jours. 💡 Vérification : $0{,}01\approx\left(\frac12\right)^{6{,}64}$, soit environ 6,6 demi-vies de 8 jours, ce qui donne bien 53 jours.
🚨 Piège : $\ln 0{,}917 < 0$, la division renverse l'inégalité.
Pour un produit vendu au prix $p$ (en euros), $p\in[1\,;20]$, on modélise :
a. On dérive, sachant que $(\ln p)' = \frac1p$.
La demande diminue quand le prix augmente, l'offre augmente : c'est cohérent (les producteurs produisent plus si le prix est élevé, les consommateurs achètent moins).
b. On résout $d(p) = 50$.
c. On résout $d(p) = o(p)$ en regroupant les logarithmes.
Au prix d'équilibre d'environ 13,09 €, environ 48 570 unités sont échangées. ✔ Le prix d'équilibre est supérieur à 12,18 € : à ce prix, la demande est bien inférieure à 50 000.
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