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Théorème de Rolle

Domaine
Analyse

Théorème de Rolle

Théorème Existence d’un point de dérivée nulle

Soient \(a\) et \(b\) deux réels tels que \(a<b\).

Soit \(f\in \mathcal{F}([a,b],\mathbb{R})\).

On suppose que \(f\) est continue sur \([a,b]\), dérivable sur \(]a,b[\), et \(f(b)=f(a)\).

\[\exists c\in]a,b[,\quad f'(c)=0\]

Figure Fonction aux extrémités de même image

Illustration des hypothèses du théorème de Rolle.

Explication Interprétation graphique

Il existe au moins un point de la courbe représentative de \(f\) en lequel la tangente est horizontale.

Explication Interprétation cinématique

Pour un mouvement rectiligne où l’on repère le mobile par son abscisse \(x(t)\) à l’instant \(t\), la vitesse instantanée à l’instant \(c\) est

\[\lim_{h\to0}\frac{x(c+h)-x(c)}{h}=V(c)=x'(c)\]

Un point mobile qui revient à son point de départ a vu sa vitesse s’annuler à un instant donné.

Remarques Remarques

Remarque Nécessité de la continuité

L’hypothèse de continuité sur \([a,b]\) est vraiment nécessaire : \(f\) peut être dérivable sur \(]a,b[\) avec \(f(b)=f(a)\) sans que sa dérivée ne s’annule sur \(]a,b[\).

Ces hypothèses de continuité sur \([a,b]\) et de dérivabilité sur \(]a,b[\) sont les hypothèses minimales de régularité de \(f\).

En pratique, on appliquera ce théorème à une fonction dérivable sur \([a,b]\), ce qui suffit pour qu’elle soit continue sur \([a,b]\) et de dérivabilité sur \(]a,b[\).

Figure Fonction non continue contredisant la conclusion

Contre-illustration de l’hypothèse de continuité.

Exemple résolu Annulation unique d’une dérivée réservé aux comptes