Maths Première Python PDF de l'objet math en

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On retient les choses suivantes : • On affecte une valeur à une variable par le signe égal a. Page 9. ALGORITHMES ET MATHÉMATIQUES. 1. PREMIERS PAS AVEC Python

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Un labyrinthe un robot

https://www.mathenjeans.fr/sites/default/files/comptes-rendus/labyrinthe-m-navarre-20172018.pdf

Chapitre 1

Fonctions de reference

I/ Racine carree

1) Denition

a) Racine carree d'un reel positif Laracine carreedexest l'unique reel positif dont le carre vautx. b) Ensemble de denition Seuls les reels positifs ont une racine carree, on dit que la fonctionracine carreeest denie sur [0;+1[. c) En Python sqrtest une abreviation de squareroot.Par defaut,Pythonn'a pas de fonctionracine carree. Mais une des methodes de l'objetmathen possede une, qui se notesqrt: frommathimport*print( s qrt( 64)) print( s qrt( -1)) Le texte d'erreur signie que -1 est en-dehors dudomaine de denition de la fonction. d) Notation

On note

pxla racine carree dex. 1

2CHAPITRE 1. FONCTIONS DE REFERENCE

2) Proprietes

a) Variations La fonctionx7!pxest strictement croissante sur [0;+1[. b) Signe La fonctionx7!pxest positive sur [0;+1[.Par denition!

II/ Valeur absolue

1) Denition

On considere le programme de calcul suivant :

1:Prendre un nombrex;

2:Remplacer son signe, quel qu'il soit, par un "+" (autrement dit, oublier

son signe)

3:Retourner le resultat.

Ceci denit une fonction sur?. On appellevaleur absoluecette fonction. a) Fonction ane par intervalle Sixest positif, le programme ci-dessus ne le change pas : La valeur absolue d'un nombre positif est le nombre lui-m^eme. Par contre sixest negatif, le rendre positif le remplace par son oppose : defabsolue(x):i fx>=0:returnxelse return-x b) Notation

La valeur absolue dexse notejxj.

EnPython, elle se noteabs:

print ( [abs(x)f orxinr ange( -5,6)])

III/. CONSTRUCTION DE FONCTIONS3

2) Proprietes

a) Domaine de denition

La fonctionx7! jxjest denie sur?.

b) Variations La fonctionx7! jxjest strictement croissante sur [0;+1[ et strictement decroissante sur ]1;0]. c) Signe

La fonctionx7! jxjest positive sur?.Par denition!

III/ Construction de fonctions

On peut construire des fonctions a partir des fonctions de reference par somme, produit etc. Alors

1:Additionner une constante a une fonction ne change pas ses variations;

2:Multiplier une fonction parune constante positive ne change pas ses va-

riations, la multiplier par une constante negative inverse ses variations;

3:La racine carree d'une fonction positive a les m^emes variations que

celle-ci;

4:L'inverse d'une fonction croissante est decroissante, l'inverse d'une fonc-

tion decroissante est croissante.

4CHAPITRE 1. FONCTIONS DE REFERENCE

Chapitre 2

Alignement dans le plan repere

I/ Objets geometriques en Python

1) Point

class

P oint

def__init__(s elf,x,y):self.x=xself.y=ydef__str__(s elf) :return'('+str(s elf.x)+';'+str(s elf.y)+')'defvecteur(s elf,p):returnVecteur(p.x-self.x,p.y-self.y)

2) Vecteur

frommathimport*classV ecteur:

def__init__(s elf,x,y):self.x=xself.y=ydef__str__(s elf) :return'('+str(s elf.x)+';'+str(s elf.y)+')'def__add__(s elf,p):returnVecteur(s elf.x+p.x,self.y+p.y)defnorme(s elf) :returnh ypot(s elf.x,self.y)def__rmul__(s elf,r):

6CHAPITRE 2. ALIGNEMENT DANS LE PLAN REPEREreturnVecteur(s elf.xr,self.yr)

a) Norme La distanceABs'appelle lanormedu vecteur!ABet se note !AB .Si le repere est orthonorme, on peut ajouter une methodenormegr^ace a l'import de l'objetmath(ci-dessus). Elle s'appelle par u

Vecteur(4,3)print( v.norme() )

3) Vecteurs colineaires

a) Determinant

Ledeterminantde deux vecteurs~ux~u

y ~u et~vx~v y ~v est le nombre x ~uy~vx~vy~u. b) Colinearite Deux vecteurs sont colineaires si et seulement si leur determinant est nul. c) Methode defdeterminant(s elf,v):returns elf.x*v.y-self.y*v.xdefcolin(s elf,v):returns elf.determinant(v)==0

II/ Droite du plan repere

1) Droite comme objet Python

class

D roite

def__init__(s elf,A,B):self.A=Aself.B=B

La droite est denie par deux pointsAetB.

II/. DROITE DU PLAN REP

ERE7

2) Vecteur directeur

La vecteur

!ABest unvecteur directeurde la droite (AB). Tout vecteur non nul colineaire a!ABest aussi directeur de (AB). C'est une methode de l'objetdroite: defdirecteur(s elf) :returns elf.A.vecteur(s elf.B) 3)

Equation cartesienne

En ecrivant que le pointM(xM;yM) est aligne avecAetB, on obtient successivement (parce que les vecteurs!AMet!AB(a;b) doivent pour cela ^etre colineaires) : a(yMyA)b(xMxA) = 0 bxM+ayM=ayAbxA bx+ay=c avec c=ayAbxA

Ce qui donne une equation cartesienne de (AB) :

def__str__(s elf) :a=-self.directeur() .yb=self.directeur() .xc=-self.directeur() .y*self.A.xc+=self.directeur() .x*self.A.yeq='('+str(a)+')x+('+str(b)+')y='+str(c)returneq

8CHAPITRE 2. ALIGNEMENT DANS LE PLAN REPERE

Chapitre 3

Statistiques descriptives

I/ Simulation

1) Tableaux

Pour simuler 100 lancers d'un de equilibre, on peut mettre les resultats des 100 lancers dans un tableau : from r andom i mport*donnees=[randint( 1,6)f orninr ange( 100)] Le resultat du premier lancer est alors stocke dansdonnees[0].

2) Tableaux tries

Une fois un tableau trie dans l'ordre croissant avecsort(), on repere les elements du tableau trie qui sont au quart, au milieu ou aux trois quarts :

defmediane(tableau):tableau.sort() n=len( tableau)i fn%2==1:returntableau[int(n/2)]else:return( tableau[int(n/2-1)]+tableau[int(n/2)])/2defQ1(tableau):tableau.sort() n=len( tableau)returntableau[int(n/4)]9

10CHAPITRE 3. STATISTIQUES DESCRIPTIVESdefQ3(tableau):tableau.sort() n=len( tableau)returntableau[int(3*n/4)]

3) Bo^tes a moustaches

II/ Moyenne

Pour eviter d'avoir un quotient euclidien, on ajoute le reel zero a la lon- gueur du tableau, ce qui a pour eet de la convertir en reel : defmoyenne(tableau):returnsum(tableau)/len( tableau) On peut maintenant calculer la moyenne de n'importe quel tableau : III/

Ecart-type

1) Variance

La variance est la moyenne des carres des ecarts a la moyenne. 2)

Ecart-type

L'ecart-type est la racine carree de la variance : frommathimport*defecartype(tableau):returns qrt( variance(tableau)) print( variance(donnees))

Chapitre 4

Nombre derive

I/ Denition

1) Nombre derive

Lorsque le quotient

f(x+h)f(x)h se rapproche d'une limitealorsque htend vers 0, on dit quefestderivableena. Dans ce cas, la limite est appeleenombre derivedefenaet notef0(a)

2) Tangente

Le nombre derive defenaest le coecient directeur de la tangente en (a;f(a)) a la representation graphique def.

II/ Fonction derivee

1) Algorithme

On peut implementer une valeur approchee du nombre derive comme ceci : defNDer(f,a):h=1e-10 return ( f(a+h)-f(a)) /h Pour conna^tre le nombre derive dex7!x22 en 3, on peut faire deff(x):returnx**2-2 11

12CHAPITRE 4. NOMBRE DERIVEprint( NDer(f,3))

Ceci denit une fonction :

2) Denition

La fonctionf0qui, aa, associe le nombre derive defena, est une fonction ne dependant que def, appeleefonction derivee def.

3) Exemples

1:La derivee d'une fonction ane est son soecient directeur;

2:La derivee dex7!pxestx7!12

3:La derivee dex7!1x

estx7! 1x 2;

4:La derivee dex7!xnestx7!nxn1(sin2?)

4) Proprietes

a) Somme La derivee d'une somme est la somme des derivees : (u+v)0=u0+v0. b) Produit (uv)0=u0v+uv0 c) Quotient uv

0=u0vuv0v

III/ Variations

1) Signe de la derivee

Une fonctionfderivable est croissante si et seulement si sa deriveef0est positive, et decroissante si et seulement si sa derivee est negative. On peut donc etablir le tableau de variations defa partir du tableau de signes de sa derivee.

III/. VARIATIONS13

2) Extrema

Une fonction derivablefpasse par un maximum ou par un minimum en un nombreatel quef0(a) = 0.

14CHAPITRE 4. NOMBRE DERIVE

Chapitre 5

Second degre

I/ Denitions

1) Polyn^omes

a) Mon^omes Unmon^omeest le produit d'une constante par une puissance dex.quotesdbs_dbs45.pdfusesText_45

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Chapitre 1

Fonctions de reference

I/ Racine carree

1) Denition

On note

2CHAPITRE 1. FONCTIONS DE REFERENCE

2) Proprietes

II/ Valeur absolue

1) Denition

On considere le programme de calcul suivant :

1:Prendre un nombrex;

2:Remplacer son signe, quel qu'il soit, par un "+" (autrement dit, oublier

3:Retourner le resultat.

La valeur absolue dexse notejxj.

EnPython, elle se noteabs:

III/. CONSTRUCTION DE FONCTIONS3

2) Proprietes

La fonctionx7! jxjest denie sur?.

La fonctionx7! jxjest positive sur?.Par denition!

III/ Construction de fonctions

1:Additionner une constante a une fonction ne change pas ses variations;

2:Multiplier une fonction parune constante positive ne change pas ses va-

3:La racine carree d'une fonction positive a les m^emes variations que

4:L'inverse d'une fonction croissante est decroissante, l'inverse d'une fonc-

4CHAPITRE 1. FONCTIONS DE REFERENCE

Chapitre 2

Alignement dans le plan repere

I/ Objets geometriques en Python

1) Point

P oint

2) Vecteur

6CHAPITRE 2. ALIGNEMENT DANS LE PLAN REPEREreturnVecteur(s elf.x*r,self.y*r)

Vecteur(4,3)print( v.norme() )

3) Vecteurs colineaires

Ledeterminantde deux vecteurs~ux~u

II/ Droite du plan repere

1) Droite comme objet Python

D roite

La droite est denie par deux pointsAetB.

II/. DROITE DU PLAN REP

2) Vecteur directeur

La vecteur

Equation cartesienne

Ce qui donne une equation cartesienne de (AB) :

8CHAPITRE 2. ALIGNEMENT DANS LE PLAN REPERE

Chapitre 3

Statistiques descriptives

I/ Simulation

1) Tableaux

2) Tableaux tries

10CHAPITRE 3. STATISTIQUES DESCRIPTIVESdefQ3(tableau):tableau.sort() n=len( tableau)returntableau[int(3*n/4)]

3) Bo^tes a moustaches

II/ Moyenne

Ecart-type

1) Variance

Ecart-type

Chapitre 4

Nombre derive

I/ Denition

1) Nombre derive

Lorsque le quotient

2) Tangente

II/ Fonction derivee

1) Algorithme

12CHAPITRE 4. NOMBRE DERIVEprint( NDer(f,3))

Ceci denit une fonction :

2) Denition

3) Exemples

1:La derivee d'une fonction ane est son soecient directeur;

2:La derivee dex7!pxestx7!12

3:La derivee dex7!1x

4:La derivee dex7!xnestx7!nxn1(sin2?)

4) Proprietes

0=u0vuv0v

III/ Variations

1) Signe de la derivee

III/. VARIATIONS13

2) Extrema

14CHAPITRE 4. NOMBRE DERIVE

6CHAPITRE 2. ALIGNEMENT DANS LE PLAN REPEREreturnVecteur(s elf.xr,self.yr)