Courbes de $\exp$ et $\ln$

Bonjour,
J'aimerais montrer que les courbes des fonctions exponentielle et logarithme sont symétriques par rapport à la droite $\Delta$ d'équation $y=x$.
Pouvez-vous me dire ce qu'il manque ou ce qui ne va pas dans l'essai de preuve ci-dessous.


Soit $M(a;b)$ un point de la courbe représentative de la fonction exponentielle.
Le symétrique de $M$ par rapport à la droite d'équation $y=x$ est le point $M'(b;a)$.
En effet soit un point $P(k;k)$ de $\Delta$. Alors $PM^2=(a-k)^2+(b-k)^2$ et $PM'^2=(b-k)^2+(a-k)^2$. Donc $PM=PM'$ et $P$ appartient à la médiatrice de $[MM']$. Comme $P$ est quelconque, $\Delta$ est la médiatrice de $[MM']$ et $M'$ est le symétrique de $M$ par rapport à $\Delta$.
Montrons que $M'$ est un point de la courbe représentative de la fonction logarithme.
$M(a;b)\in\mathcal{C}_{\exp}$ donc $e^a=b$ donc $a=\ln b$ donc $M'(b;a)\in\mathcal{C}_{\ln}$.

Je vous remercie pour votre participation.

Réponses

  • 1) Dire que l'on travaille dans un repère orthonormé, sinon c'est faux.
    2) Pour taquiner les mouches, on peut demander pourquoi $M$ est distinct de $M'$ afin d'assurer que $[MM']$ possède une médiatrice.
    3) On peut râler et exiger davantage de quantificateur.
    « soit $P$ sur la première bissectrice, alors il existe $k$ tel que...
  • Plus généralement, les courbes de deux fonctions réciproques sont symétriques par rapport à la 1ère bissectrice car la symétrie par rapport à cette 1ère bissectrice permute les coordonnées
    Un point M ( x ; y ) devient M ' ( y ; x )
  • stephaneidf : oui la symétrie par rapport à la première bissectrice permute les coordonnées, mais je réfléchissais à une manière simple de rédiger la preuve (en terminale) que les courbes des fonctions exponentielles et logarithmes sont symétriques par rapport à la première bissectrice.
    Peut être commencer justement par cette phrase puis montrer que pour passer d'un point de la courbe de la fonction exponentielle à la fonction logarithme on permute les coordonnées :\vspace{1cm}

    "Le symétrique du point M(a;b) par rapport à la première bissectrice est le point M'(b;a).
    Or on a les équivalences suivantes :

    $M(a;b)\in\mathcal{C}_{\exp} \Longleftrightarrow e^a=b \Longleftrightarrow a=\ln b\Longleftrightarrow M'(b;a)\in\mathcal{C}_{\ln}$.

    Donc le symétrique par rapport à la première bissectrice d'un point de la courbe de la fonction exponentielle est un point de la courbe de la fonction logarithme et inversement.
    On en conclut que les courbes des fonctions exponentielles et logarithmes sont symétriques par rapport à la première bissectrice."


    C'est mieux comme ça ?
    Quelle est la définition de "deux courbes du plan $\mathcal{P}$ et $\mathcal{Q}$ sont symétriques par rapport à un axe $\Delta$ " ?
    J'aurais envie de dire que la définition est :
    "Les courbes $\mathcal{P}$ et $\mathcal{Q}$ sont symétriques par rapport à l'axe $\Delta$ si par définition, $\mathcal{Q}=\{M'$ symétrique de $M$ par rapport à $\Delta$, $M\in\mathcal{P}\}$.


    Dans notre cas, on souhaite donc montrer que $\mathcal{C}_{\ln}=\{M'$ symétrique de $M$ par rapport à $\Delta$ où $M\in\mathcal{C}_{\exp}\}$.

    \begin{align*}
    \{M' \text{ symétrique de } M \text{ par rapport à } \Delta \text{ où } M\in\mathcal{C}_{\exp}\}&=\{M' \text{ symétrique de } M(a;b) \text{ où } a \text{ est réel} \text{ et } b=e^a\}\\
    &=\{M'(b;a) \text{ où } a \text{ est rée}l \text{ et } b=e^a\}\\
    &=\{M'(b;a) \text{ où } b >0 \text{ et } a=\ln b\}\\
    &=\mathcal{C}_{\ln}
    \end{align*}
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