Continuité et dérivabilité dune fonction
7 nov. 2014 La fonction f est continue sur un intervalle I si et seulement si
2. Continuité des fonctions
f (x)= f (a) . Exercice 2.1. Esquissez le graphe d'une fonction qui est continue partout sauf en x = 3 et qui est.
CONTINUITÉ
On dit que f est continue sur I si on peut tracer la courbe 3) Démontrer que l'équation f (x) = 0 admet exactement une solution sur l'intervalle.
Séance de soutien PCSI2 numéro 8 : Fonctions réelles : limites et
a) Montrer que si f = g +h avec g qui admet une limite en 0 mais pas h alors Correction :Par opérations
Continuité Applications continues
Montrer que si f est continue pour tout ? ouvert de R
Continuité
Montrer que f est continue et que f est bijective de ]a b[ dans ]?
TD1 – Continuité des fonctions de plusieurs variables réelles
La fonction f(x y) est continue sur R2 {0
Chapitre 3 Dérivabilité des fonctions réelles
Si f est dérivable en x0 alors f est continue en x0. Démonstration. Supposons f dérivable Mais encore faut-il montrer qu'une telle primitive existe :.
Continuité et dérivabilité de fonctions réelles
Montrer que f est strictement monotone. Théorème 6.8. Soit f une fonction continue sur un segment. Alors f est bornée et atteint ses bornes. Rappelons qu'un
Chapitre 2 Continuité des fonctions réelles
Pour que ceci ait un sens il faut montrer l'unicité de la limite — quand elle Soit f : D ? R une fonction
CONTINUITÉ DES FONCTIONS - maths et tiques
on démontre que : 1 ! est continue sur [+ ;S] 2 ! change de signe sur [+ ;S] 3 ! est strictement monotone sur [+ ;S] Les conditions 1 et 2 nous assurent que des solutions existent Avec la condition 3 en plus nous savons que la solution est unique Méthode : Appliquer le théorème des valeurs intermédiaires (1)
Etudier la continuité d'une fonction sur un intervalle Méthode - Kartable
Continuité d’une fonction Valeur approchée de la solution f(x) = k Principe : on entre dans la calculatrice la fonction on définit les paramètres du tableur avec l’intervalle dans lequel est contenue la solution de l’équation et on choisit le pas
Continuité et dérivabilité d’une fonction
élément de I On dit que la fonction f est continue en a si et seulement si : lim x?a f(x)= f(a) La fonction f est continue sur un intervalle I si et seulement si f est continue en tout point de I Remarque : Graphiquement la continuité d’une fonction f sur un intervalle I se traduit par une courbe en un seul morceau 1 2 3 ?1 1 2 3
COURS 12 : Fonctions continues (suite) - univ-rennes1fr
f est bornée sur [ab] et atteint ses bornes sur [ab] Démonstration Pour montrer que f est bornée il su?t de montrer que la fonction (composée) f est majorée Comme la fonction x 7? x est continue sur R si f est continue sur [ab] alors f aussi Supposons que f ne soit pas majorée Alors il existe une suite (x n) n d
Continuité sur un intervalle
On dit que f est continue sur I lorsque f est continue en toute valeur a appartenant à I Exemples Les fonctions polynômes sont continues sur ? Les fonctions rationnelles sont continues sur tout intervalle I inclus dans leur ensemble de définition La fonction racine carrée est continue sur[0;+?[ Remarque Interprétation graphique
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Soit f continue sur R+ telle que pour tout réel positif x on ait f(x2) = f(x) Montrer que f est constante sur R+ Trouver un exemple où f n’est pas constante Correction H [005397] Exercice 7 ***IT Soit f continue sur R+ à valeurs dans R admettant une limite réelle quand x tend vers +¥ Montrer que f est uniformément continue sur R+
Comment montrer qu'une fonction est continue ?
On conclut en donnant le ou les intervalle (s) sur le (s)quel (s) la fonction f est continue. D'après les questions précédentes, f est continue sur left]2 ; +infty right [ et en x=2. On en conclut que f est continue sur left [2 ; +infty right [.
Quelle est la continuité d'une fonction ?
Toute fonction construite comme somme, produit, quotient (dont le dénominateur ne s'annule pas sur I) ou composée de deux fonctions continues sur I est continue sur I. On justifie ainsi la continuité de la fonction sur le ou les intervalle (s) sur le (s)quel (s) elle est définie.
Comment calculer la continuité d’une fonction ?
(voir plus loin). f(x)= f(a) La fonction f est continue sur un intervalle I si, et seulement si, f est continue en tout point de I. Remarque : Graphiquement, la continuité d’une fonction f sur un intervalle I se traduit par une courbe en un seul morceau. La fonction de gauche représente une discontinuité par "saut".
Comment montrer qu'une fonction est bornée ?
Théorème 0.1. Si f est une fonction continue sur un intervalle fermé borné [a,b] alors f est bornée sur [a,b] et atteint ses bornes sur [a,b]. Démonstration Pour montrer que f est bornée, il su?t de montrer que la fonction (composée) |f| est majorée. Comme la fonction x 7? |x| est continue sur R, si f est continue sur [a,b] alors |f| aussi.
Continuité et dérivabilité d"unefonction
Table des matières
1 Continuité d"une fonction2
1.1 Limite finie en un point. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.2 Continuité en un point. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.3 Continuité des fonctions usuelles. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.4 Théorème du point fixe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.5 Continuité et dérivabilité. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.6 Continuité et équation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2 Dérivabilité6
2.1 Définition. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.2 Interprétations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.2.1 Interprétation graphique. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.2.2 Interprétation numérique. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.2.3 Interprétation cinématique. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.3 Signe de la dérivée, sens de variation. . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.4 Dérivée et extremum local. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.5 Dérivées des fonctions usuelles. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.5.1 Dérivée des fonctions élémentaires. . . . . . . . . . . . . . . 11
2.5.2 Règles de dérivation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.5.3 Exemples. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
PAULMILAN1 TERMINALES
TABLE DES MATIÈRES
1 Continuité d"une fonction
1.1 Limite finie en un point
Définition 1 :Dire qu"une fonction
fa pour limite?ena, signifie que tout intervalle ouvert contenant?contient toutes les valeurs def(x)pourxassez proche dea- c"est à dire pour lesxd"un intervalle]a-η;a+η[. On note alors : lim x→af(x) =? a a+ηa-ηC f O?? Remarque :Parfois la fonctionfn"admet pas une limite ena, mais admet une limite à droite et une limite à gauche. C"est le cas de la fonction partie entièreE (voir plus loin). On a par exemple : limx→2-E(x) =1 et limx→2+E(x) =21.2 Continuité en un point
Définition 2 :Soit une fonctionfdéfinie sur un intervalle ouvert I. Soitaun élément de I. On dit que la fonctionfestcontinueenasi et seulement si : lim x→af(x) =f(a) La fonctionfestcontinue sur un intervalle Isi, et seulement si,fest continue en tout point de I. Remarque :Graphiquement, la continuité d"une fonctionfsur un intervalle I se traduit par une courbe en un seul morceau. 1231 2 3 4 5-1
]Cf OFonctionfdiscontinue en 2
limx→2+f(x) =3?=f(2) 1231 2 3 4 5-1
Cf OFonctionfcontinue sur[-1,5; 5,5]
La fonction de gauche représente une discontinuité par "saut". C"est le cas par exemple de la fonction partie entière ou plus pratiquement de la fonction qui représente les tarifs postaux en fonction du poids (brusque changement de tarif entre les lettres en dessous de 20 g et de celles entre 20 g et 50 g).PAULMILAN2 TERMINALES
1. CONTINUITÉ D"UNE FONCTION
D"autres discontinuités existent. C"est par exemple le cas en 0 de lafonctionf définie parf(x) =sin1 xpourx?=0 etf(0) =0. ?x?R,?n?Z,n?xE(2,4) =2 ;E(5) =5 ;E(-1,3) =-2
On observe alors un "saut" de la fonction pour
chaque entier. La fonction partie entière n"est donc pas continue pourxentier. 123-1 -21 2 3 4-1-2 O
Soit la fonctionfdéfinie par :???f(x) =sin1
xpourx?=0 f(0) =0La fonctionfn"est pas continue en 0 bien qu"on
n"observe ici aucun "saut". La fonction oscille de plus en plus autour de 0 si bien qu"au voisi- nage de 0, la fonction tend vers une oscillation infinie qui explique la non continuité. 1 -11-1O1.3 Continuité des fonctions usuelles
Propriété 1 :Admis
Les fonctions polynômes sont continues surR. La fonction inversex?→1xest continue sur]-∞;0[et sur]0;+∞[ La fonction valeur absoluex?→ |x|est continue surR. La fonction racine carréex?→⎷xest continue sur[0;+∞[ Les fonctionsx?→sinxetx?→cosxsont continues surR D"une façon générale, toutes fonctions construites par opération ou par com- position à partir des fonctions ci-dessus sont continues sur leur ensemble de définition, en particulier les fonctions rationnelles.1.4 Théorème du point fixe
Théorème 1 :Théorème du point fixe
Soit une suite(un)définie paru0etun+1=f(un)convergente vers?. Si la fonction associéefest continue en?, alors la limite de la suite?est solution de l"équationf(x) =x.PAULMILAN3 TERMINALES
TABLE DES MATIÈRES
Démonstration :
On sait que la suite(un)est convergente vers?donc : limn→+∞un=? De plus, la fonctionfest continue en?donc : limx→?f(x) =f(?)Par composition, on en déduit que : lim
n→+∞f(un) =f(?)?limn→+∞un+1=f(?) or lim Exemple :Reprénons l"exemple du chapitre 2, soit la suite(un) ?u0=0 u n+1=? 3un+4 On a montré que la suite(un)était positive, croissante et majorée par 4, elle est donc convergente vers?. La fonctionx?→⎷3x+4 est continue sur[0;4], donc?
est solution de l"équationf(x) =x.3x+4=xon élève au carré
3x+4=x2
x2-3x-4=0
Cette équation a-1 et 4 comme solution. Or on sait queun?0. On en déduit que la seule solution acceptable est 4. La suite(un)converge vers 4.1.5 Continuité et dérivabilité
Théorème 2 :Admis
Sifest dérivable enaalors la fonctionfest continue ena. Sifest dérivable sur un intervalle I alors la fonctionfest continue sur I. ?La réciproque de ce théorème est fausse Remarque :Laréciproquedecethéorèmeestfausse.Pours"enrendrecompte,on peut s"appuyer surunereprésentation graphique.Siunefonction est continuesur un intervalle, sa représentation graphique est en un seul morceau. Sila fonction est dérivable, sa représentation graphique admet une tangente en chacun de ses points. Un petit exemple :La fonction dont la représentation est
ci-contre, est bien continue ena, car la courbe est en un seul morceau.Par contre, la fonction n"est pas déri-
vable ena, car la représentation admet au point A deux demi-tangentes.Onditquelacourbeadmetunpointan-
guleux A O a?PAULMILAN4 TERMINALES
1. CONTINUITÉ D"UNE FONCTION
La fonction valeur absoluex?→ |x|est continue mais pas dérivable en 0.1.6 Continuité et équation
Théorème 3 :Théorème des valeurs intermédiaires Soit une fonctioncontinuesur un intervalle I= [a,b]. Pour tout réelkcompris entref(a)etf(b), il existe un réelc?I tel quef(c) =k.Remarque :Ce théorème est admis.
Ce théorème résulte du fait que l"image
d"un intervalle deRpar une fonction continue est un intervalle deRVoici une illustration graphique. Icik
est bien compris entref(a)etf(b).L"équationf(x) =kadmet donc des so-
lutions.Le fait quecexiste ne veut pas dire
qu"il soit unique. Dans notre exemple, il existe ainsi trois valeurs pourc. abf(a) f(b)k c1c2c3O
Théorème 4 :Théorème des valeurs intermédiaires bis Soit une fonctionfcontinue et strictement monotonesurI= [a,b]. Pour tout réelkcompris entref(a)etf(b), l"équationf(x) =ka une unique solution dans I= [a,b] Démonstration :L"existence découle du théorème précédent, et l"unicité de la monotonie de la fonction.Remarque :
On généralise ce théorème à l"intervalle ouvertI=]a,b[.kdoit alors être com- pris entre limx→af(x)et limx→bf(x) Lorsquek=0, on pourra montrer quef(a)×f(b)<0.Ce théorème est parfois appelé le théorème de la bijection car lafonction réalise
une bijection de I surf(I). Un tableau de variation pourra être suffisant pour montrer la continuitéet la monotonie de la fonction. Exemple :Soit la fonctionfdéfinie surRpar :f(x) =x3+x-1. Montrer que l"équationf(x) =0 n"admet qu"une solution surR. On donnera un enca- drement à l"unité de cette solution. Trouver ensuite, à l"aide d"un algorithme un encadrement à 10 -6de cette solution.PAULMILAN5 TERMINALES
TABLE DES MATIÈRES
123-1 -20.5 1.0 1.5 Oα
La fonctionfest une fonctioncontinuesurRcarf
est un polynôme.La fonctionfest la somme de deux fonctions crois-
santesx?→x3etx?→x-1, doncfeststrictement croissantesurR.On af(0)=-1 etf(1)=1?f(0)×f(1)<0
donc d"après le théorème des valeurs intermé- diaires, la fonctionfadmet un uniqueα?[0,1] tel quef(α) =0.Algorithme :Un algorithme utilisant le
principe dedichotomie(on divise l"intervalle en deux et on réitère l"opération) permet de trouver une approximation deαà la précision demandée. On pose :AetBles bornes de l"intervalle.
Pla précision (entier positif).
Nle nombre d"itérations.
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