Variations de fonctions
I Sens de variation Définition : La fonction f est croissante sur l’intervalle I lorsque pour tous les réels x 1 et x 2 de I : si x 1≤x 2, alors f(x 1)≤f(x 2) On dit que la fonction f conserve l’ordre : les réels de l’intervalle I et leurs images par f sont rangés dans le même ordre
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Variations de fonctions I Sens de variation et signe de la dérivée Lorsqu’il existe, f ’(a) est le coefficient directeur de la tangente à Cf en a Le théorème suivant est alors assez intuitif : I est un intervalle de ℝ et f une fonction dérivable sur I, alors : • f est croissante sur I ssi ∀x∈I,f ’(x)≥0
VARIATIONS D’UNE FONCTION
2) Donner les variations de la fonction 3) Donner les extremums de la fonction en précisant où ils sont atteints 4) Résumer les résultats précédents dans un tableau de variations 1) La fonction f est définie sur [–5 ; 7] 2) La fonction f est croissante sur les intervalles [–4 ; 0] et [5 ; 7] Elle est
1) Sens de variation dune fonction Fonction croissante
Exercice 1 : Décrire les variations de la fonction f définie par la courbe ci-contre 2) Tableau de variation Tableau résumant l'ensemble de définition (donné par la première ligne ou les doubles barres), le sens de variation (donné par des flèches) et les extremums d'une fonction x −∞ 0 1 5 f(x) 1
Fonctions : sens de variation - èreS
Page 1/ 1 Fonctions : sens de variation - Classe de 1èreS Exercice 1 1 On considère la fonction h définie sur I = [−1 ; 10] par h(t) = t +6 −2t −5 a) Justifier que h est définie et dérivable sur I
a) Sens de variation d’une fonction - Parfenoff org
Sens de variation et extremum de fonctions à partir d’un graphique 1) Sens de variation et tableau de variation à partir d’un graphique Méthode / Explications : a) Sens de variation d’une fonction : Une fonction est croissante sur un intervalle I: Lorsque les abscisses augmentent sur I, les ordonnées : ; augmentent
Ch 5 — Variations de fonctions
Sens de variation Exercice 10 Soit fla fonction définie par le tableau de variations ci-dessous : x f −5 2 0 5 3 3 0 3 −1 1 Donner l’ensemble de définition de f 2 Préciser les variations de fà l’aide d’un
1 Lien entre signe de la dérivée et sens de variation
1 2 Sens de variation déduit du signe de la dérivée Soit f une fonction dérivable sur un intervalle I de R • Si pour tout x de I, f′(x)>0, alors f est croissante sur I • Si pour tout x de I, f′(x)60, alors f est décroissante sur I • Si pour tout x de I, f′(x)=0, alors f est constante sur I Théorème 2
2°) Démonstration (ROC) 1ère S Règles sur le sens de
- sens de variation (fonction croissante, décroissante) - fonction monotone sur un intervalle Objectif : donner quelques règles permettant d’étudier rapidement le sens de variation d’une fonction à partir de celui de fonctions de référence (sans calcul, c’est-à-dire sans comparer les images de deux réels, comme cela
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Yvan Monka - Académie de Strasbourg - www.maths-et-tiques.frVARIATIONS D'UNE FONCTION
Tout le cours sur les variations en vidéo : https://youtu.be/i8aYSIidNlk Tout le cours sur les fonctions affines en vidéo : https://youtu.be/n5_pRx4ozIg Partie 1 : Fonctions croissantes et fonctions décroissantes1. Définitions
On a représenté ci-dessous dans un repère la fonction définie par =5- Lorsqu'on se promène sur la courbe en allant de la gauche vers la droite :Sur l'intervalle [0;2,5], on
monte, on dit que la fonction est croissante.Sur l'intervalle [2,5;5], on
descend, on dit que la fonction est décroissante. est décroissante sur 2,5;5Si augmente (3<4),
alors () diminue ((3)>(4)). est croissante sur 0;2,5Si augmente (1<2),
alors ()augmente ((1)<(2)).2 sur 11
Yvan Monka - Académie de Strasbourg - www.maths-et-tiques.frDéfinitions : Sur un intervalle ,
- une fonction est croissante, - une fonction est décroissante, si < alors . si < alorsRemarques :
• Pour une fonction constante : on a toujours • Dire que est monotone signifie que est soit croissante, soit décroissante. • On dit qu'une fonction croissante conserve l'ordre et qu'une fonction décroissante renverse l'ordre. Exercice : Déterminer les variations d'une fonctionVidéo https://youtu.be/zHYaPOWi4Iw
Vidéo https://youtu.be/__KaMRG51Ts
2. Maximum et minimum
Exemple : On reprend la fonction définie dans l'exemple de la partie 1.Sur l'intervalle [0;5], on a :
2,5 =6,25. On dit que 6,25 est le maximum de la fonction . Ce maximum est atteint en 2,5.3 sur 11
Yvan Monka - Académie de Strasbourg - www.maths-et-tiques.frDéfinitions : Sur un intervalle ,
- une fonction admet un maximum en , si pour tout , - une fonction admet un minimum en , si pour tout ,Remarque : Un minimum ou un maximum
s'appelle un extremum.TP avec Python :
Approcher un extremum par la méthode du balayage3. Tableau de variations
Un tableau de variations résume les variations d'une fonction en faisant apparaître les intervalles où elle est monotone. Méthode : Déterminer graphiquement les variations d'une fonction et dresser le tableau de variationsVidéo https://youtu.be/yGqqoBMq8Fw
On considère la représentation graphique la fonction :4 sur 11
Yvan Monka - Académie de Strasbourg - www.maths-et-tiques.fr a) Sur quel intervalle la fonction est-elle définie ? b) Donner les variations de la fonction. c) Donner les extremums de la fonction en précisant où ils sont atteints. d) Résumer les résultats précédents dans un tableau de variations.Correction
a) La fonction est définie sur [-5;7]. b) La fonction est croissante sur les intervalles [-4;0] et [5;7]. Elle est décroissante sur les intervalles [-5;-4] et [0;5]. c) Le maximum de est 3,5. Il est atteint en =0. Le minimum de est -4. Il est atteint en =-4 . d)Partie 2 : Cas des fonctions affines
1. Définitions
Définitions : Une fonction affine est définie sur ℝ par =+, où et sont deux nombres réels. Lorsque =0, la fonction définie par = est une fonction linéaire.Exemples :
• Fonction affine : =-+6 • Fonction linéaire :2. Variations
Propriété : Soit une fonction affine définie sur ℝparSi >0, alors est croissante.
Si <0, alors est décroissante.
Si =0, alors est constante.
Démonstration :
Soient et deux nombres réels tels que <.On sait que < donc ->0.
Le signe de
est le même que celui de .5 sur 11
Yvan Monka - Académie de Strasbourg - www.maths-et-tiques.fr - Si >0, alors > 0 soitDonc est croissante.
- Si =0, alors = 0 soitDonc est constante.
- Si <0, alors < 0 soitDonc est décroissante.
Méthode : Déterminer les variations d'une fonction affineVidéo https://youtu.be/9x1mMKopdI0
Déterminer les variations des fonctions affines suivante : a) =3+2 b) =7-6 c) ℎCorrection
1)
=3+2 >0 donc est croissante.2)
=7-6=-6+7 <0 donc est décroissante.3) ℎ
=-=-1 <0 donc ℎ est décroissante.3. Représentation graphique
Propriétés :
- Une fonction affine est représentée par une droite. - Une fonction linéaire est représentée par une droite passant par l'origine du repère. Soit la fonction affine définie par ()=+. s'appelle le coefficient directeur s'appelle l'ordonnée à l'origine. Méthode : Déterminer graphiquement une fonction affineVidéo https://youtu.be/OnnrfqztpTY
Vidéo https://youtu.be/fq2sXpbdJQg
Vidéo https://youtu.be/q68CLk2CNik
Déterminer graphiquement l'expression des fonctions et représentées respectivement
par les droites (d) et (d').6 sur 11
Yvan Monka - Académie de Strasbourg - www.maths-et-tiques.frCorrection
Ce nombre s'appelle le coefficient directeur.
Si on avance de 1 : on monte de .
Ce nombre s'appelle l'ordonnée à l'origine.
- se lit sur l'axe des ordonnées.Pour (d) : Le coefficient directeur est 2
L'ordonnée à l'origine est -2
L'expression de la fonction est :
=2-2Pour (d') : Le coefficient directeur est -0,5
L'ordonnée à l'origine est -1
L'expression de la fonction est :
=-0,5-1 Propriété des accroissements : Soit la fonction affine définie sur ℝ par =+ et deux nombres réels distincts et .Alors : =
Démonstration :
Comme ≠, et on a : =
Remarque : Dans le calcul de ,inverser et n'a pas d'importance.En effet :
Méthode : Déterminer l'expression d'une fonction affineVidéo https://youtu.be/ssA9Sa3yksM
Vidéo https://youtu.be/0jX7iPWCWI4
Déterminer par calcul une expression de la fonction telle que : (-2)=4 et (3)=1.7 sur 11
Yvan Monka - Académie de Strasbourg - www.maths-et-tiques.frCorrection
est une fonction affine, donc elle s'écrit sous la forme : • Calcul de : On a (-2)=4 et (3)=1, donc d'après la propriété des accroissements :Donc :
• Calcul de b :On a par exemple : (3)=1, donc :
×3+=1
+=1 =1+ 9 5 5 5 9 5 • D'où :Partie 3 : Cas des fonctions de référence
1. Variations de la fonction carré
Vidéo https://youtu.be/B3mM6LYdsF8
Propriété :
La fonction carré est décroissante sur l'intervalle -∞;0 et croissante sur l'intervalle0;+∞
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Yvan Monka - Académie de Strasbourg - www.maths-et-tiques.frDémonstration au programme :
Vidéo https://youtu.be/gu2QnY8_9xk
On pose :
- Soit et deux nombres réels quelconques positifs tels que <. Or ->0, ≥0 et ≥0 donc ≥0 ce qui prouve que est croissante sur l'intervalle0;+∞
- La décroissance sur l'intervalle -∞;0 est prouvée de manière analogue en choisissant et deux nombres réels quelconques négatifs tels que <.2. Variations de la fonction inverse
Vidéo https://youtu.be/Vl2rlbFF22Y
Propriété :
La fonction inverse est décroissante sur
l'intervalle -∞;0 et décroissante sur l'intervalle0;+∞
Démonstration au programme :
Vidéo https://youtu.be/cZYWnLA30q0
On pose :
- Soit et deux nombres réels strictement positifs avec <. 0 0'/ 0/ Or >0, >0 et -<0. Donc f est ainsi décroissante sur l'intervalle0;+∞
- La décroissance sur l'intervalle -∞;0 est prouvée de manière analogue. Propriété : Si et sont deux nombres réels de même signe, on a alors : 1 1 En effet, la fonction inverse étant décroissante, l'ordre est renversé.9 sur 11
Yvan Monka - Académie de Strasbourg - www.maths-et-tiques.fr Méthode : Résoudre une inéquation avec la fonction inverseVidéo https://youtu.be/7K0171Zj5Rw
Résoudre l'inéquation suivante pour tout strictement positif : 4 +2<5Correction
4 +2<5 4 <5-2 4 <3 1 3 4 1 4 3 4 3 4 3 ;+∞W3. Variations de la fonction racine carrée
Vidéo https://youtu.be/qJ-Iiz8TvZ4
Propriété : La fonction racine carrée est strictement croissante sur l'intervalle0;+∞
Démonstration au programme :
Vidéo https://youtu.be/1EUTIClDac4
On pose :
Soit et deux nombres réels positifs tels que <. 1 0 31/4 0 3 /4 0 0 /4 0 /'0 /4 0 Or >0 et ->0. Donc >0
Donc
Ce qui prouve que f est croissante sur l'intervalle0;+∞
← On divise de part et d'autre par 4. ← On applique la propriété donnée plus haut.10 sur 11
Yvan Monka - Académie de Strasbourg - www.maths-et-tiques.fr Propriété : Si et sont deux nombres réels positifs, on a alors : En effet, la fonction racine carrée étant croissante, l'ordre est conservé.4. Variations de la fonction cube
Vidéo https://youtu.be/PRSDu_PgCZA
Propriété : La fonction cube est strictement croissante sur ℝ.Propriété : <éà
En effet, la fonction cube étant croissante, l'ordre est conservé. Méthode : Ordonner des nombres avec la fonction cube