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Mathématiques B30
Fonctions exponentielles et logarithmiques
Module de l'élève
2002-10 10 -1 0 10 x y y=6.() 2 3 x y=6.() 2 3 x+1 -4,5 5,0 -55 x y
Mathématiques B30
Fonctions exponentielles et logarithmiques
Module de l'élève
Bureau de la minorité de langue officielle
2002 ii Liste des objectifs du programme d'études de Mathématiques B30
Objectifs généraux
L'élève sera capable de:
• Acquérir des connaissances et des habiletés concernant les diverses fonctions exponentielles et logarithmiques • Démontrer l'habileté à appliquer la connaissance des fonctions exponentielles et logarithmiques à des situations de la vie couranteObjectifs spécifiques
L'élève sera capable de:
G.1 Définir les fonctions exponentielles et les fonctions logarithmiques G.2 Appliquer correctement les lois des exposants dans le cas des exposants à nombres entiers et des exposants rationnels G.3 Travailler avec les logarithmes de nombres dont les bases sont autres que 10 G.4 Construire des graphiques de fonctions exponentielles et de fonctions logarithmiques, identifier les propriétés de ces graphiques et reconnaître qu'ils sont la réciproque l'un de l'autre G.5 Tracer les graphiques de fonctions exponentielles et de fonctions logarithmiques en choisissant un point qui convient pour la nouvelle origine G.6 Résoudre des équations exponentielles et logarithmiques G.7 Résoudre des problèmes comportant des fonctions exponentielles et des fonctions logarithmiquesRemerciements
Certains exercices et exemples ont été adaptés, avec permission, des documents de B. Thiessen (Mathematics B 30, Saskatoon Public SchoolDivision, 1999) et d'Algèbre 30, BMLO, 1988.
P.1 - Math B30 - Fonctions expo. et log.
1. Les fonctions exponentielles
Illustrons la fonction exponentielle à partir de l'exemple suivant. Supposons qu'une étude économique montre que le coût des aliments augmente annuellement. Le tableau suivant indique cette augmentation en l'exprimant en fonction du coût que devrait débourser chaque semaine un jeune couple au cours des prochaines années. Nombre d'années (x) Coût hebdomadaire en dollars (y) 0 EF0100,00yZ
1 EF1105,00yZ
2 EF2110,25yZ
3 EF3115,76yZ
4 EF4121,55yZ
5 EF5127,63yZ
6 EF6134,01yZ
7 EF7140,71yZ
8 EF8147,75yZ
9 EF9155,13yZ
10 EF10162,89yZ
11 EF11171,03yZ
12 EF12179,59yZ
13 EF13188,56yZ
14 EF14197,99yZ
15 EF15207,89yZ
20 EF20256,33yZ
P.2 - Math B30 - Fonctions expo. et log.
Les responsables de l'étude voulaient obtenir une règle de correspondance d'une fonction afin de pouvoir prédire combien il en coûtera pour s'alimenter dans 21, 22 ou même 25 ans. Ils cherchent donc un modèle. Ils ont commencé par établir certains quotients entre les données obtenues. Par exemple, EF EF05,100,10000,105
01 ZZyy Complète le tableau suivant en calculant les autres quotients pour les dix premières années.Nombre
d'années (x)Coût hebdomadaire en dollars (y)Quotients EF EF xx yy 1H0 100,00
1 105,00
EF EF05,100,10000,105
01 ZZ yy2 110,25
EF EF Z 12 yy3 115,76
4 121,55
5 127,63
6 134,01
7 140,71
8 147,75
9 155,13
10 162,89
P.3 - Math B30 - Fonctions expo. et log.
Les résultats du tableau montrent que tous les quotients sont égaux et qu'ils prennent tous la valeur de 1,05. En analysant les résultats, on observe que: EF EF 01 0105,105,1yyyyZûZ
EF EF 12 1205,105,1yyyyZûZ
EF EF 2323
05,105,1yyyyZûZ
En examinant ces relations, on réalise que dépend du calcul d' qui à son (2) y EF1 y tour dépend du résultat . Donc, EF0 y EF EF EF EF02 02 1205,105,105,105,1yyyyyZZûZ
Le même genre de calcul nous permet aussi d'exprimer le rapport ci-dessous. EF EF EF EF03 02 3 2305,105,105,105,1yyyyyZZûZ
À toi de jouer! (1)
EF Z 4 y EF Z 5 yIl semble donc que
EF EF0
05,1yy
x x ZVérifions cette équation pour :
EF9 y EF EF13,15510005,105,1
9 09 9ZôZZyy
À toi de jouer! (2)
Vérifie l'équation pour
EF Z 10 yP.4 - Math B30 - Fonctions expo. et log.
Fonction exponentielle
ė et ė
x ybZëb G H˜š1\ëx
où ė représente l'ensemble des G H nombres réels strictement positifs ouė et ė
x bxfZ)(ëb G H˜š1\ëx
L'équation trouvée reproduit les valeurs obtenues par les responsables de l'étude. Ce genre d'équation est dite exponentielle. Elle est de la forme où , la x byZb base, est un nombre réel strictement positif différent de 1. On peut aussi définir la fonction exponentielle comme étant toute fonction répondant aux conditions de l'encadré ci-dessous. Exemple 1 : Une chaîne de lettres demande à la personne qui reçoit une lettre de la copier et de l'envoyer à deux autres personnes. a) Supposant que personne ne brise la chaîne, dresse un tableau de valeurs qui montre le nombre de lettres dans la chaîne à chaque stade (pour six stades). b) Trace le graphique de la relation. c) S'agit-il d'une fonction? Pourquoi? d) Rédige une équation représentant la situation.Solution
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