❶ - Fonctions affines I-1- Définitions et vocabulaire Définition 1: On dit que f est une fonction affine si pour tout réel, il eistent deu réels (donnés) a et b tels que : f : a + b où a est le coefficient directeur de f et b l ordonnée à l origine. Si b = 0, f () = a : f est une fonction linéaire. Si a = 0, f() = b : f est une fonction constante. Eemples : f : 1 fonction affine; 1 + f : fonction linéaire; f : 1 fonction constante. I-- Tau de variation Définition : On note tau de variation d une fonction affine f entre 1 et, le nombre réel τ, f noté par τ = ( ) f ( ) 1 1. Théorème 1 : Si f est une fonction affine, alors pour tous réels 1 et avec 1, le tau de Démonstration : variation entre 1 et est contant et égal à a, donc τ =a. hosseini@maths-stan.fr Cours fonctions affines-classe de nde - 1
I-- Représentation graphique d une fonction affine Définition : Dans un repère, une fonction affine est représentée graphiquement par une droite d'équation : y = a + b, où a est le coefficient directeur de ; et b est l'ordonnée à l'origine de. Remarques: - Si la fonction est linéaire, alors sa droite représentative passe par l origine du repère. - Si la fonction est constante,, alors sa droite représentative est parallèle à l ae des abscisses. Eercice 1: Construire dans le repère ci-dessous les représentations graphiques des fonctions f, g 1 et h définies sur R par : f() = +1, g() = et h() =. hosseini@maths-stan.fr Cours fonctions affines-classe de nde -
Eercice : 7 si On donne la fonction f ( ) = + si 7 7 6 si a) Tracer le graphe de f. b) Résoudre les équations f() =, puis f() =. c) Résoudre l inéquation f() <. ] ; ] ] ;4] ] 4; + [ hosseini@maths-stan.fr Cours fonctions affines-classe de nde -
II- Étude des fonctions affines Pour toute la suite, on note f la fonction affine définie par : f : a + b. II-1- Ensemble de définition de f f() eiste pour toutes les valeurs de dans R donc D f = R, ainsi l ensemble de définition des fonctions affines est toujours R. II-- Étude des variations f Théorèmes : Si a > 0, alors f est croissante sur R. Si a < 0,. alors f est décroissante sur R. Si a = 0,. alors f est constante sur R. Démonstration : Par la méthode des différences hosseini@maths-stan.fr Cours fonctions affines-classe de nde - 4
III- Étude du signe des fonctions affines Pour toute la suite, on note f la fonction affine définie par : f : a + b. Théorèmes : Si a 0, alors pour tout de R, f()=a + b est du signe de a pour les valeurs supérieures à b b et du signe de l opposé de a pour les valeurs inférieurs à. a a Si a = 0, alors pour tout de R, f()= b est du signe de b. Démonstration : En résumé, si a 0, alors : Si a=0, alors : b a f = a + L opposé du signe de a 0 Signe de a ( ) b + f = a + Signe de b ( ) b + hosseini@maths-stan.fr Cours fonctions affines-classe de nde - 5
Eercice : Résoudre les inéquations suivantes : 5 1) ( I 1 ) 6 ) ( ) 1 7 ( I ) 1 5 4 ) ( I ) 1 + ( ) hosseini@maths-stan.fr Cours fonctions affines-classe de nde - 6
hosseini@maths-stan.fr Cours fonctions affines-classe de nde - 7
hosseini@maths-stan.fr Cours fonctions affines-classe de nde - 8 Eercice 4: 1) Montrer que : ( )( ) 6 + = + ( )( ) 1 11 6 + = + ) Déterminer l ensemble de définition des fonctions suivantes: ( ) ( )( ) 1 6 1 11 6 + = f ; ( ) 6 4 + = g
❷ - Équation cartésienne d une droite Dans ce cours, on se place dans un plan munis d un repère ( O i, j ) repère. ( y) M, est un point quelconque du plan un plan. ;, où O est l origine du I- 1-Définition d une équation Définition 4 : Une équation d une courbe est une relation que vérifient les coordonnées de tous les points qui appartiennent à cette courbe. I- -Définition d un vecteur directeur Définition 5 : Soit D est une droite et A et B deu points de cette droite. On appelle vecteur directeur de D, tout vecteur u non nul colinéaire au vecteur AB. I- -Définition de l équation cartésienne d une droite Théorème 4 : Une droite D du plan est l ensemble des points ( y) M, vérifiant : a + by + c = 0, avec a, b et c trois réels tels que a et b ne soient pas simultanément nuls. Réciproquement, si a, b et c trois réels tels que a et b ne soient pas simultanément nuls, alors l ensemble { ( y) M, + by + c = 0 a } est une droite de vecteur directeur u ( b, a). La relation définie par a + by + c = 0 est appelée une équation cartésienne de la droite D. Démonstration : Eercice 5: Soit d la droite définie par le point A(; 1) et son vecteur directeur ( 1,) Déterminer une équation cartésienne de la droite d. u. Eercice 6: Soient A et B deu points deu coordonnées respectives A( 1, ) et B(1; ). Déterminer une équation cartésienne de la droite (AB). hosseini@maths-stan.fr Cours fonctions affines-classe de nde - 9
Remarques: Deu équations cartésiennes d une même droite du plan ont des coefficients proportionnelles. Si d a pour équation = c, alors v ( 0,1) est un vecteur directeur de d. II- Parallélisme de deu droites Définition 6: On dit que deu droites du plan sont parallèles, si et seulement si les vecteurs directeurs de ces droites sont colinéaires. Théorème 5 : Deu droites D : a + by + c = 0 et Dɓ : a + b y + c = 0 du plan sont parallèles, si et seulement si a b a b = 0. Démonstration : Conséquence importante : Deu droites D : a + by + c = 0 et Dˊ : a + b y + c = 0 du plan sont sécantes si et. seulement si, les vecteurs directeurs de D et Dˊ ne sont pas colinéaires : c est-à-dire a b a b 0 Eercice 7: Soient d et d deu droites d équations respectives : y + = 0 et + 4y + 1 = 0. Déterminer leur position relative. hosseini@maths-stan.fr Cours fonctions affines-classe de nde - 10
III-Définition de l équation réduite d une droite Définition 7 : Lorsque b 0, alors a + by + c = 0 réduite de D, ou encore donné par v ( 1,m) y = m + p (avec a m = et b a c y = est appelée l équation b b c p = ), un vecteur directeur de D est b Théorème 6 :Soit A( A ; y A ) et B( B ; y B ) deu points d une droite (AB) tels que A B, alors les coefficients de l équation réduite de (AB) sont donnés par: ya yb m s appelle la pente et correspond au calcul : m = A B p s appelle l ordonnée à l origine et donne la hauteur à laquelle la droite coupe l ae y et correspond au calcul : p = y A m Démonstration : A Revoir le début de ce cours sur les fonctions affines où ces relations ont été démontrées. Eercice 8: Soient A et B deu points deu coordonnées respectives A( 1, ) et B(1; ). Déterminer une équation réduite de la droite (AB). Théorèmes 7 (admis): Deu droites d équations Deu droites d équations m m = 1. y = m + p et y = m + p sont parallèles si et seulement si m = m. y = m + p et y = m + p sont perpendiculaires si et seulement si hosseini@maths-stan.fr Cours fonctions affines-classe de nde - 11
❸- Milieu d un segment et la distance entre deu points dans un repère orthonormé 1- Milieu d un segment Théorème 8 (admis) : Soient A et B deu points du plan, avec A ( A ; y A ) et ( B y B ) milieu I du segment [AB] a pour coordonnées A + B ya + yb I ;. - La distance entre deu points dans un repère orthonormé On se place dans un plan munis d un repère orthonormé ( O i, j ) ;. B ;, alors le Attention : La propriété suivante, nécessite que l on soit dans un repère orthonormé. Théorème 9 : Soient A et B deu points d un repère orthonormé ( O i, j ) ;, avec ( ) A A ; y A et B ( B ; y B ), alors la longueur du segment [AB] est donnée par : AB ( ) + ( y y ) Démonstration : B A B A =. hosseini@maths-stan.fr Cours fonctions affines-classe de nde - 1
❹ Système d équations linéaires 1. Définition Définition 8 : On appelle système d équations linéaires de deu équations à deu inconnues et y, le système ( S ) défini par : a + by = c ( S ): où a, b, c, a, b et c sont des réels donnés. a + b y = c. Eistence de solution Dans un système linéaire à deu inconnues, chaque équation est assimilable à une équation cartésienne d une droite. Donc résoudre un système linéaire à deu inconnues, revient à étudier la position relative de ces deu droites et dans le cas où ces deu droites sont sécantes, considérer les coordonnées du point d intersection comme le couple de solutions du système (S). Théorèmes 10 (admis) : L eistence de solution d un système linéaire de deu équations à deu inconnues dépend de l intersection des deu droites (d) et (d ), en effet : Si a b a b 0 alors (S) admet un couple unique de solutions. Si a b a b = 0 alors, il faut étudier la différence : a c a c si, a c a c 0 alors (S) n admet aucune solution et dans ce cas, les droites associées sont strictement parallèles; si a c a c = 0, alors (S) admet une infinité de solutions et dans ce cas, les droites associées sont confondues. Remarque: Pour résoudre un système de deu équations à deu inconnues on utilise soit la méthode par combinaison, soit la méthode par substitution vues en classe de ème. Eemples: Résolvons les systèmes d équations suivants : ( S 1) : 4 + y = 17 + y = 1 ; ( S ) : + y = 4 + 5y = 1 ; ( S ) : 4 + y = 5 8 + 6y = 10 ; ( S 4 ) : + y = 1 4 + y = Solutions : Résolvons ( S 1) : On remarque que a b a b = 4 = 1 0, donc ( S 1) admet un couple de solution. Pour ( S 1), on applique la méthode par combinaison qui consiste à multiplier les équations par des coefficients de façon à éliminer une inconnue par addition entre les deu équations : Par eemple, on décide d éliminer y. Pour cela, il suffit de multiplier la 1 ère équation par () et la ème équation par. En effet, ici comme les coefficients devant y sont de même signe, et que l on veut éliminer y par combinaison (ou encore addition), il est nécessaire de multiplier les équations par des coefficients de signes contraires. ( S 1) : ( ) 4 + y = 17 8 6y = 4 = = + y = 1 9 + 6y = 6 + y = 1 + y = 1 S = ;. On trouve finalement = et y=, d où {( )} hosseini@maths-stan.fr Cours fonctions affines-classe de nde - 1
+ y = 4 Résolvons ( S ) : + 5y = 1 On remarque que a b a b = 5 1 = 7 0, donc ( S 1) admet un couple de solution. Pour ( S ), on applique, la méthode par substitution qui consiste à eprimer une inconnue en fonction de l autre et substituer cette inconnue par cette epression dans la seconde équation. Ici, on isole y dans la première équation : ( S ) : + y = 4 + 5y = 1 y = 4 + 5 ( 4) = 1 y = 4 7 = 1 y = = ( ) 4 On trouve finalement = et y=, d où = {( ;) } S. 4 + y = 5 Résolvons ( S ) : 8 + 6y = 10 On remarque que a b a b = 4 6 8 = 4 4 = 0, on doit donc pousser les recherches plus loin en établissant la différence : a c a c = 4 10 8 5 = 40 40 = 0, ainsi ( S ) admet une Infinité de solutions ( en effet dans ce cas les équations de sont assimilables au équations de 4 5 deu droites confondues) et les solutions de ( S ) sont de la forme : S = ; + ou y 5 encore S = + ; y 4 4 + y = 1 Résolvons ( S 4 ) : 4 + y = On remarque que a b a b = 4 1 = 4 4 = 0, on doit donc pousser les recherches plus loin en établissant la différence : a c a c = 4 1 = 6 4 = 0, ainsi ( S 4 ) n admet aucune de solution ( en effet dans ce cas les équations de sont assimilables au équations de deu droites strictement parallèles), donc S =. Eercice 9: Les droites d1, d et d ont respectivement pour équations : 6 y= ; y= 1 et 4 + y=. Montrer que les droites d1, d sont parallèles et les droites d et d sont sécantes. hosseini@maths-stan.fr Cours fonctions affines-classe de nde - 14
Eercice 10: On considère le triangle ABC donné par ses sommets : A( ; 5), B(4 ; 1) et C( ; 1) a) Soit H le pied de la hauteur issue du sommet A relative au côté [AC], calculer les coordonnées du point H. b) Déterminer la longueur de la hauteur [AH ]. c) En déduire l'aire du triangle ABC. hosseini@maths-stan.fr Cours fonctions affines-classe de nde - 15
Eercice 11: Résoudre dans R les inéquations suivantes : + + 1 Eercice 1: Résoudre dans R les inéquations suivantes : 1 1 1 Eercice 1: Déterminer l ensemble de définition de la fonction suivante: Eercice 14: f ( ) = + 15 + + 1 1 a) Résoudre dans R les inéquations suivantes : + + puis. + 4 4 + + + 4 b) En déduire les solutions du système : 4 Eercice 15: Déterminer les équations des médianes du triangle ABC de côtés: y 1=0 ; + y 7=0 ; y =0. Quelles sont les coordonnées du point d intersection de ces médianes? Eercice 16: Déterminer les équations des côtés du triangle ABC connaissant C( ; ), ainsi que les équations de la hauteur (h) et de la médiane (m) issue d un même sommet autre que C : (h) : 4 y = 0 et (m) : y = 0. Eercice 17: On considère deu carrés ABCD et DEFG (de côté a R * + ), disposés comme sur la figure suivante. Soit H le point d intersection de (AE) et de (BF). Montrer que les points H, C et G sont alignés. Indication : Utilisez le repère ( D DA, DC) figure. ; et définissez les coordonnées de tous les points de la hosseini@maths-stan.fr Cours fonctions affines-classe de nde - 16
Eercices complémentaires sur les vecteurs Eercice 1 : Soit un parallélogramme ABCD. 1) Construire les points E et F tels que CE = CD et BF = BC ) Déterminer les coordonnées de AE et AF dans la base ( AB, AC) ) En déduire que les points A, E et F sont alignés. Eercice : Soient A(;5), B( 6; y +1), C(8; y), D(5 +1;8), E(5;1) et F( +1;7) avec, y R. Peut-on trouver et y tels que : a) E soit le milieu de [AB]? b) ABCD soit un parallélogramme? c) E soit l image de A par la symétrie de centre D? d) E soit le centre de gravité du triangle ABC? e) t DA ( F ) = E. Eercice : ; un repère du plan. On considère les points E( ; ), F(5 ; 4) et G(1 ; 5). a) Déterminer les coordonnées du point H tel que EHFG soit un parallélogramme. E ; EF, EG est un repère du plan. Soit ( O i, j ) b) Justifier que ( ) c) Eprimer les vecteurs i et j en fonction des vecteurs EF et EG. d) Déterminer les coordonnées du point O dans le repère ( E EF, EG) ;. hosseini@maths-stan.fr Cours fonctions affines-classe de nde - 17