x a x devient la fonction constante nulle x 0

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1 FONCTION AFFINE et LINEAIRE, PROPORTIONNALITE Compétences traitées : 3.D20 [ ] Établir le lien entre appliquer un pourcentage et multiplier par le coefficient correspondant. II 3.D21 [ ] Déterminer par le calcul l'image d'un nombre donné dans une fonction linéaire / affine. I 3.D22 [ ] Déterminer par le calcul l'antécédent d'un nombre donné dans une fonction linéaire / affine. III 3.D23 [ ] Déterminer une fonction linéaire / affine à partir de la donnée d'un / de deux nombres et de leurs images. VI 3.D24 [ ] Représenter graphiquement une fonction linéaire / affine. IV 3.D25 [ ] Connaître / utiliser la relation entre les coordonnées d'un point et son appartenance à la droite représentative. 3.D26 [ ] Lire / interpréter la représentation graphique d'une fonction linéaire / affine (coefficient directeur, ordonnée à l'origine). III III I Forme algébrique d une fonction affine ou linéaire, calcul de l'image d'un nombre Définition : On appelle fonction affine toute fonction qui, à tout nombre noté x, associe le nombre a x + b (c'est-à-dire x a x + b) où a et b sont deux nombres. On appelle fonction linéaire de coefficient a toute fonction qui, à tout nombre noté x, associe le nombre a x (c'est-à-dire x a x) où a est un nombre. Remarque : Une fonction linéaire est une fonction affine particulière (cas où b = 0). Si a = 0 x a x + b devient la fonction constante x b x a x devient la fonction constante nulle x 0 Propriété des fonctions linéaires : si une fonction f et linéaire alors pour tout nombre x1 et x2 f(x1+x2) = f(x1)+f(x2) de plus si k est un nombre f(kx1)=kf(x1). Exemple : Soient les fonctions f, g et h telles que f(x) = 2x ; g(x) = x 2 4 et h(x) = 5x 2. Indique, en justifiant, si les fonctions précédentes sont affines, linéaires ou ni l'un ni l'autre ; calcule ensuite l'image de 3 par la fonction f et celle de 7 par la fonction h. f(x) = 2 x donc la fonction f est linéaire avec a = 2. La fonction g n'est ni affine ni linéaire car on doit élever x au carré. h(x) = 5 x + ( 2) donc la fonction h est affine avec a = 5 et b = 2. f(3) = 2 3 On remplace x par 3. f(3) = 6 On calcule. L'image de 3 par la fonction f est 6. h( 7) = 5 ( 7) 2 h( 7) = 37 L'image de 7 par la fonction h est 37. Pour s entraîner : : ( à l oral ) ex 1 à 5 p149 et ex 1 à 5 p167 TD Ch. N8, série 1 ex 1 et 2 II Proportionnalité, pourcentages, coefficient et fonction linéaire Calcul mental : Pour redémarrer avec les pourcentages, prendre ou déterminer, augmentation, remise, diminution avec une calculatrice Définition : On dit que deux grandeurs sont proportionnelles si l on obtient les valeurs de l une en multipliant les valeurs de l autre par un même nombre non nul. Ce nombre est le coefficient de proportionnalité. Exemple : 1/ Un magasin de location de films vidéos propose des DVD à 3,50 chacun. On peut représenter la situation par le tableau ci-contre :

2 Compléter ce tableau. Est-ce un tableau de proportionnalité? Nombre de DVD Prix payé (en ) Propriété : Une situation de proportionnalité de coefficient peut se modéliser par une fonction linéaire de coefficient «le coefficient de proportionnalité». Dans l exemple ci-dessus Soit la fonction f qui, à tout nombre noté x, représentant le le nombre de DVD associe le nombre a x, représentant prix payé en euro On note f : x a x Détermine l expression algébrique de f : 2/ Pour Noël le magasin propose à ses clients une remise de 10%, sur le prix payé. Prix payé (en ) 0 Remise de 10% (en ) sur le prix payé. prendre 10% c est multiplier le prix payé par =. Soit la fonction g qui, à tout nombre noté x, représentant le prix payé en euro associe le nombre a x, représentant la remise de en euro. On note g : x a x Détermine : l expression algébrique de g dans l exemple de DVD. Même question pour une remise p% Propriété : Prendre p% d un nombre x, revient à multiplier ce nombre par Prendre p% est modélisée par la fonction linéaire g g : x x. 3/ L année suivante les prix augmentent de p %. ou p est un nombre (que l on l espère pas trop grand dans la réalité!). Propriété : Augmenter un nombre positif de p % revient à multiplier ce nombre par (1 + Une augmentation de p% est modélisée par la fonction linéaire h h : x (1 + ) x Détermine : l expression algébrique de h dans l exemple des DVD ). Propriété : Diminuer un nombre positif de p% ou p est un nombre compris entre 0 et 100, revient à multiplier ce nombre par (1 - ). Une diminution de p% est modélisée par la fonction linéaire i : x (1 + ) x Quelques pourcentages simples : Augmenter de 100%, c est augmenter la même quantité. h:x (1+ ) x=2x, c est multiplier par 2 Augmenter de 50%, c est augmenter de la moitié. h:x (1 + ) x=1,5x,, c est multiplier par 1,5 Diminuer de 50%, c est diminuer de la moitié. h : x (1- ) x=0,5x, c est diviser par 2

3 Diminuer de 25%, c est diminuer du quart. h : x (1- ) x=0,75 x, c est multiplier par Pour s entraîner : ( à l oral ) ex 21 à 25 p 149 ; TD Ch. N8, série 1, ex 3 et 4. III Détermination, par le calcul, de l'antécédent d'un nombre par une fonction affine ou linéaire Exemple : On définit les fonctions f et g par f(x) = 2x et g(x) = 5x 12. Détermine l'antécédent de 7 par la fonction f et l'antécédent de 13 par la fonction g. On cherche le nombre x qui a pour image 7 par la fonction f. L'image de x est f(x) donc on résout l'équation : f(x) = 7 2x = 7 donc x = 3,5 L'antécédent de 7 par f est donc 3,5. On cherche le nombre x qui a pour image 13 par la fonction g. L'image de x est g(x), on résout donc l'équation g(x) = 13 c'est-à-dire : 5x 12 = 13 5x = 25 donc x = 5 L'antécédent de 13 par g est donc 5. Pour s entraîner : : ( à l oral ) ex 6,7,8,9 p149 et ex 6,7,8 p167 ; TD Ch. N8, série 1, ex 5 à 9. IV Représentation graphique d une fonction affine ou linéaire Définition : Un repère étant défini, dire qu'un point appartient à la représentation graphique de la fonction affine f : x ax + b signifie que ses coordonnées (x ; y) vérifient la relation y = f(x) c'est-à-dire y = ax + b. Propriété : La représentation graphique d'une fonction affine est une droite. Dans le cas de la fonction linéaire, cette droite passe par l'origine du repère. Remarque : a s'appelle le coefficient directeur, il indique la direction de la droite représentative : il donne l'accroissement de f(x) lorsque x augmente de 1 (c'est le coefficient de proportionnalité entre les accroissements de f(x) et de x). b s'appelle l'ordonnée à l'origine : f(0) = b, la droite passe par le point (0 ; b). Exemple : Représente graphiquement la fonction f définie par f(x) = 3x 2 et la fonction j définie par j : x 2x. f est affine donc sa représentation graphique est une droite. Pour tracer cette droite, il suffit de connaître deux de ses points. On établit un tableau de valeurs en calculant les images de deux nombres. Valeurs de x 0 2 Valeurs de f(x) 2 4 j est linéaire donc sa représentation graphique est une droite qui passe par l'origine du repère. Pour tracer cette droite, il suffit de connaître un de ses points : on calcule l'image d'un nombre. Valeur de x 3 Valeur de j(x) 6 Point de la droite (3 ; 6) Points de la droite (0 ; 2) (2 ; 4)

4 y On trace un repère en notant l'origine, le sens et les unités sur les deux axes. (d j ) x Pour la fonction f, en violet : on place dans le repère les points de coordonnées (0 ; 2) et (2 ; 4). On trace la droite (d f ) passant par ces deux points. Pour la fonction j, en marron : on place dans le repère le point de coordonnées (3 ; 6). (d f ) On trace la droite (d j ) passant par ce point et l'origine du repère. On remarque que la fonction f(x) augmente de +3 quand x augmente de 1 ( la droite d f «monte» ) et j(x) «s accroit» de -2, c'est-à-dire diminue de 2, quand x augmente de 1 ( la droite d j «descend» ). Pour s entraîner (calcul mental), coefficient directeur, ordonnée à l origine V Déterminer graphiquement l'image ou l'antécédent d'un nombre par une fonction affine ou linéaire Exemple : Voici le graphique d'une fonction affine notée q. Lis l'image de 2 et l'antécédent de 7. : ( à l oral ) ex 13 y à 20 p149 et ex 9 à 17 p167 Pour lire l'image de 2 : 5 L'image de 2 est l'ordonnée du point de la droite d'abscisse 2. On lit approximativement 5. Donc l'image de 2 par la 1 6 x fonction q est environ Pour lire l'antécédent de 7 : L'antécédent de 7 est l'abscisse du point de la droite d'ordonnée 7. 7 On lit approximativement 6. Donc l'antécédent de 7 par la fonction q est environ 6. Pour s entraîner ; TD Ch. N8, série, ex 1 et 5. VI Déterminer l'expression algébrique d'une fonction linéaire ou affine Ici on ne donne que deux valeurs d images pour deux antécédents donnés et il faut retrouver l expression la fonction. Exemple 1 : Détermine la fonction linéaire f telle que f(5) = 4. f étant linéaire, on a f(x) = ax où a est le coefficient de cette fonction à déterminer. f(5) = 4 et f(5) = 5a donc 5a = 4. On en déduit a = et f est définie par f(x) = x. Exemple 2 : Détermine la fonction affine g telle que g(5) = 4 et g( 2) = 25. La fonction g est affine donc g(x) = ax + b où a et b sont à déterminer. a est le coefficient de proportionnalité entre les accroissements de g(x) et de x donc, pour tous

5 nombres x 1 et x 2 distincts, a =. Donc, ici, = = = = 3 et g(x) = 3x + b. b s'obtient ensuite en utilisant g(5) = 4, (ou g( 2) = 25 ) : si g(5) = 4 alors b = 4 donc b=19 Remarque : g(5) = 4 et g(5) = 5a +b donc 5a + b = 4. g( 2) = 25 et g( 2) = 2a + b donc 2a + b = 25. Donc 5+=4 2+=25 On résout donc le système 5+=4 et on obtient a = 3 et b = 19. Ainsi g est définie par : 2+=25 g(x) = 3x Pour s entraîner : TD Ch. N8, série 3, ex 1 à 6. Pour s entraîner : SYTHESE, TD Ch. N8, série 4, ex 1 à 7.