Fonctions – introduction – Cours de Maths 2nde

Comment les fonctions permettent de faire correspondre un nombre à un autre? En classe de seconde, tu apprendras comment elles modélisent des situations concrètes en utilisant des intervalles ouverts ou fermés.

Qu’est-ce qu’une fonction ?

Une fonction est un procédé mathématique qui associe à chaque nombre d’un ensemble de départ un unique nombre d’un ensemble d’arrivée. Par exemple, pour un nombre donné en entrée, une fonction donne une seule valeur en sortie. C’est comme si tu avais une machine qui transforme un nombre de façon unique, prévisible et régulée.

Exemple : Considère la fonction f(x) = 2x + 3. Pour l’entrée x=2, la sortie sera f(2) = 2*2 + 3 = 7. Que tu mettes encore et encore 2 comme entrée, tu obtiendras toujours 7.

L’ensemble de définition d’une fonction

Chaque fonction mathématique possède un ensemble de définition, qui est l’ensemble de tous les nombres pour lesquels la fonction est définie. Il est crucial de connaître cet ensemble pour éviter d’appliquer la fonction à des valeurs non définies. Par exemple, pour la fonction f(x) = 1/x, l’ensemble de définition est tous les nombres réels sauf zéro, car on ne peut pas diviser par zéro.

Les intervalles: ouverts et fermés

En mathématiques, un intervalle est un ensemble de nombres réels qui se suivent sans interruption. Ils peuvent être ouvert (ne contenant pas ses extrémités), ou fermé (contenant ses extrémités).

Exemple : L’intervalle [1, 5] est fermé et contient les nombres 1 et 5. L’intervalle (1, 5) est ouvert et n’inclut ni 1 ni 5.

Astuce : Utilise des crochets [ ] pour les intervalles fermés et des parenthèses ( ) pour ceux qui sont ouverts. Cela t’aidera à éviter les erreurs dans tes calculs.

La notion de variations d’une fonction

Lorsque tu étudies une fonction, il est utile d’examiner ses variations, c’est-à-dire de spécifier si la fonction est croissante ou décroissante sur un certain intervalle. Une fonction est dite croissante sur un intervalle I si, pour tous nombres a et b de cet intervalle avec a ≤ b, on a f(a) ≤ f(b). Si l’inverse est vrai, elle est dite dégressive.

Pour approfondir ce sujet, consultez notre cours sur les variations et extremums de fonctions.

Exemples de fonctions de référence

Certains types de fonctions sont très fréquemment utilisés en mathématiques. La fonction carré, notée f(x) = x², et la fonction inverse, notée f(x) = 1/x, en sont des exemples concrets. Elles sont des outils fondamentaux dans la compréhension et la résolution de nombreux problèmes.

Astuce : Essaie toujours de comprendre les fonctions de référence en visualisant leurs graphiques. Cela te donne une perspective claire de leurs comportements et de leurs variations.

Applications pratiques

Étudier les fonctions mathématiques te servira tout au long de ton parcours scolaire et encore bien au-delà. Ces notions sont cruciaux dans des domaines variés tels que la physique, l’économie et l’informatique, où les analyses et les modélisations mathématiques sont essentielles.

Pour approfondir ton savoir sur les fonctions, viens voir les cours supplémentaires d’Inimath.

Exercices de maths

Voici quelques exercices pour t’entraîner et renforcer tes compétences en mathématiques.

Retrouvez les détails dans notre fiche sur la fonction inverse.

Travaillez avec des intervalles et fonctions croissantes

Instructions

1. Identifiez l’expression de la fonction.
2. Observez le coefficient de x dans l’équation de la fonction.
3. Déterminez si ce coefficient est positif ou négatif, et concluez sur la nature de la fonction (croissante/décroissante).
4. Utilisez des points précis de l’intervalle pour vérifier vos conclusions si nécessaire.

✅ Voir la correction

Tout d’abord, analysons l’expression de la fonction : f(x) = 2x + 1.

Le coefficient de x est 2.

Comme 2 est positif, la fonction est donc croissante sur l’intervalle donné.

En conclusion, la fonction f est croissante sur l’intervalle [-2, 3].

Étude des variations d’une fonction seconde

Instructions

1. Calcule la dérivée de la fonction f(x).
2. Étudie le signe de la dérivée sur l’intervalle [1, 5].
3. Conclue si la fonction f est croissante ou décroissante sur l’intervalle donné.
4. Fais un petit tableau de variations si besoin.

Conseil : La fonction est croissante si la dérivée est positive, et décroissante si elle est négative.

Ce thème est développé dans notre article sur les compléments sur les fonctions.

✅ Voir la correction

Étape 1 : La dérivée de la fonction f(x) = 2x² – 3x + 1 est f'(x) = 4x – 3.

Étape 2 : Nous devons maintenant étudier le signe de f'(x) = 4x – 3 sur l’intervalle [1, 5].

L’équation 4x – 3 = 0 se résout en trouvant x = 0,75. Donc, examinons le signe de f'(x) :

• Pour x < 0,75, f'(x) est négatif.
• Pour x > 0,75, f'(x) est positif.

Étape 3 : L’intervalle [1, 5] est compris dans la partie où f'(x) est positif. Ainsi, nous pouvons conclure :

La fonction f est croissante sur l’intervalle [1, 5].

Pour mieux visualiser :

Tableau de variations :

Intervalle : [1,5]
Signe de f'(x) : + (car positif)

La notion d’intervalles avec une fonction

Instructions

1. Trouvez la dérivée de la fonction f(x).
2. Évaluez la dérivée pour déterminer les points critiques.
3. Identifiez les intervalles où la fonction est croissante ou décroissante.
4. Ecrivez une phrase expliquant vos résultats en utilisant une coloration pour distinguer les intervalles.

✅ Voir la correction

Étape 1 :
La dérivée de la fonction f(x) = 2x² – 3x + 1 est f'(x) = 4x – 3.

Étape 2 :
Trouvons les points critiques en résolvant f'(x) = 0:
4x – 3 = 0 x = 0.75.

Étape 3 :
En testant les signes de f'(x) autour de x = 0.75 :

• Pour x < 0.75, f'(x) < 0 la fonction est croissante.
• Pour x > 0.75, f'(x) > 0 la fonction est décroissante.

Étape 4 :
La fonction est décroissante sur l’intervalle ]-∞, 0.75[ et croissante sur l’intervalle ]0.75, +∞[.

Conclusion

Tu viens de voir les notions fondamentales entourant les fonctions en classe de Seconde. Ces concepts, comme les intervalles et les fonctions monotones, forment le noyau de ton apprentissage.

Voir aussi : la fonction valeur absolue pour compléter vos connaissances.

Comprendre l’ensemble de définition d’une fonction et connaître ses variations est bon pour progresser en mathématiques et aborder des sujets plus complexes.

Enfin, l’étude des fonctions de référence, telles que la fonction carré et la fonction inverse, te permettra de solidifier tes bases et d’exceller dans tes études.

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@mistermaths

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