2de Mathématiques Fiche méthode

Résumé — Généralités sur les fonctions

Le prix d’une course dépend de la distance, la hauteur d’un ballon dépend du temps… Une fonction est la machine qui décrit cette dépendance : tu lui donnes un nombre, elle en renvoie un seul.

Fonction et ensemble de définition

Une fonction ff associe à chaque nombre xx d’un ensemble DfD_f un unique nombre, noté f(x)f(x). DfD_f est l’ensemble de définition : un intervalle, ou une réunion d’intervalles.

  • f(x)=5x4f(x) = \dfrac{5}{x - 4} : le dénominateur interdit 44, donc Df=];4[]4;+[D_f = \,]-\infty\,;\,4[\,\cup\,]4\,;\,+\infty[.
  • g(x)=xg(x) = \sqrt{x} : une racine carrée exige un nombre positif ou nul, donc Dg=[0;+[D_g = [0\,;\,+\infty[.

Image et antécédent : le sens de lecture

  • L’image de aa, c’est f(a)f(a) : le résultat que sort la machine. Chaque nombre de DfD_f a exactement une image.
  • Un antécédent de kk, c’est un nombre xx tel que f(x)=kf(x) = k : une entrée qui produit kk. Il peut y en avoir zéro, un ou plusieurs.

Chercher des antécédents = résoudre une équation

« Quels sont les antécédents de 9 par f ? » se traduit mot pour mot par « résoudre f(x) = 9 ». Avec la fonction carré : les antécédents de 9 sont 3 et −3 (deux antécédents), alors que l’image de 3 est 9, et elle est unique.

La courbe représentative

Un point est sur la courbe si ses coordonnées vérifient l’équation

M(x;y)Cfy=f(x)M(x\,;\,y) \in \mathcal{C}_f \quad\Longleftrightarrow\quad y = f(x)

La courbe d’équation y = f(x) est l’ensemble des points du plan dont les coordonnées vérifient y = f(x). Pour tester un point : remplace x par l’abscisse, calcule f(x), compare à l’ordonnée. C’est un calcul, pas une lecture à l’œil.

Exemple : A(2;5)A(2\,;\,5) est-il sur la courbe de f(x)=3x1f(x) = 3x - 1 ? On calcule f(2)=5f(2) = 5 : oui. Et le point de la courbe d’abscisse 1010 a pour coordonnées (10;f(10))(10\,;\,f(10)), c’est-à-dire (10;29)(10\,;\,29).

Résoudre graphiquement… et algébriquement

  • f(x)=kf(x) = k : trace la droite horizontale y=ky = k ; les solutions sont les abscisses des points d’intersection avec Cf\mathcal{C}_f.
  • f(x)<kf(x) < k : les abscisses des points où la courbe est strictement en dessous de cette droite — souvent un ou plusieurs intervalles.
  • f(x)=g(x)f(x) = g(x) : les abscisses des points d’intersection des deux courbes ; et f(x)<g(x)f(x) < g(x) : là où Cf\mathcal{C}_f est en dessous de Cg\mathcal{C}_g.
  • Par le calcul : tout ramener à une équation ou une inéquation du chapitre précédent. Exemple : x2=2x    x22x=0    x(x2)=0x^2 = 2x \iff x^2 - 2x = 0 \iff x(x - 2) = 0, d’où S={0;2}S = \{0\,;\,2\}.

Modéliser une situation par une fonction

Choisis la variable, exprime la grandeur étudiée en fonction d’elle, et précise l’ensemble de définition réaliste. Exemple : l’aire d’un carré de côté xx est A(x)=x2A(x) = x^2, avec x0x \geqslant 0 — un côté négatif n’a pas de sens.

Les pièges classiques

Des abscisses, pas des ordonnées !

Les solutions de f(x) = k sont des abscisses (des valeurs de x), jamais des ordonnées. Deux autres confusions à bannir : un nombre a une seule image mais peut avoir plusieurs antécédents ; et « la courbe a l’air de passer par le point » ne prouve rien — seul le calcul f(abscisse) = ordonnée fait foi.

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