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3èmes - Lundi 25 mai ~ mardi 26 mai: représentation d'une fonction linéaire

Rédigé par Julien Daury Aucun commentaire
Classé dans : CdT 3emes Mots clés : aucun

Résumé de la séance:

- déterminer une fonction linéaire à partir de sa droite représentative

- confirmer une lecture graphique par calcul

- découverte des fonctions affines

 

  Correction
  9 p123: trouver l'expression d'une fonction linéaire à partir de sa droite représentative

Pour commencer, on peut remarquer que toutes les courbes proposées sont des droites passant par l'origine. Elles correspondent donc bien à des fonctions linéaires.
De même, les 3 fonctions proposées sont bien des fonctions linéaires (toutes avec une expression de la forme \(x \mapsto ax\)).


On peut procéder par calcul, par lecture directe ou par élimination.

Commençons par comparer les droites:

  • la droite qui monte le plus vite est la droite bleue \((d_2)\), c'est elle qui doit correspondre à la pente la plus forte, donc à la fonction \(f\) qui a une pente de 2
  • ensuite vient la droite orange \((d_3)\) qui monte aussi mais avec une pente plus faible, elle correspond donc à la fonction \(g\) qui a une pente de 0,5
  • et enfin, la droite verte descend, c'est donc la seul a avoir une pente négative et à pouvoir correspondre à la fonction \(h\) qui a une pente de -4

Par calcul, on voit clairement que:

  • Pour la droite \((d_1)\) l'image de -1 est 4 et la solution de \(-1 \times ... = 4\) est -4. Donc forcément on en conclue qu'elle représente \(h:x\mapsto -4x\)
  • Pour la droite \((d_2)\) l'image de 1 est 2, l'image de 2 est 4. Bref, elle correspond à une fonction qui multiplie par 2 donc à \(f:x\mapsto 2x\)
  • Pour la droite \((d_3)\) l'image de 2 est 1, elle correspond à une fonction qui multiplie par \(\frac{1}{2}=0,5\) donc à \(g:x\mapsto 0,5x\)

Ces conclusions pourraient aussi être tirées de l'observation de l'image de 1 pour chaque courbe ou du calcul de la pente entre deux points d'une droite (mais nous verrons ça plus tard).

  11 p123: même chose avec en plus des questions de lecture graphique

1. a. L'image de 4 par la fonction \(g\) est 2.
   (le 4 se trouve sur l'axe des abscisse, on "va jusqu'à la droite puis jusqu'à l'axe des ordonnées" pour trouver 2)

   b. 1 a 2 pour antécédent par la fonction \(g\).
   (le 1 se trouve sur l'axe des ordonnées, on "va jusqu'à la droite puis jusqu'à l'axe des abscisses" pour trouver 2)

2. Comme la courbe représentative de cette fonction est une droite qui passe par l'origine, il s'agit forcément d'une fonction linéaire. (ne pas oublier cette phrase !)
On sait donc que son expression est de la forme \(x \mapsto ax\).

Ensuite, on peut trouver sa pente de différentes façons:

  • La simple lecture de l'image de 1 est un peu hasardeuse car cela ne tombe pas clairement sur des graduations.
    Mieux vaut lire l'image de 2, de 4 ou de 6 qui sont beaucoup plus claires.

    On trouve ensuite que dans l'expression \(x \mapsto ax\), le nombre \(a\) peut se calculer au choix par \(\frac{1}{2}\) , \(\frac{2}{4}\) ou \(\frac{3}{6}\)
    puisqu'il faut que \(2 \mapsto a\times 2 = 1\) , \(4 \mapsto a\times 4 = 2\) et \(6 \mapsto a\times 6 = 3\).

  • On peut aussi chercher des points de la courbe avec des coordonnées claires comme les points (0;0), (2;1) ou encore (4;2)

    Je vais m'intéresser aux deux derniers: (2;1) et (4;2)

    L'écart horizontal entre les deux est de 2 et l'écart vertical est de 1, on obtient donc une pente de \(\frac{1}{2}\)
    visualisation de la pente
    visualisation de la pente

 

Quelque soit la méthode, on trouve que \(g:x\mapsto \frac{1}{2}x\)
(bien sûr vous pouvez aussi écrire \(g:x\mapsto 0,5x\) !)

\(g(9)=\frac{1}{2}\times 9 = \frac{9}{2}\)
une fois de plus, si vous préférez écrire que \(g(9)=4,5\), pas de problème !

L'image de 9 par \(g\) est 4,5.

  40 p127: trouver l'expression d'une fonction pour confirmer (ou non) une lecture graphique

(Vous avez remarqué que l'exercice parle de fonction affine et pas de fonction linéaire ?? Faisons comme si de rien n'était, j'en reparle tout à l'heure...)

1. On nous demande si le point M de coordonnées (2;0,8) appartient à la droite. Cela semble raisonnable mais difficile d'être sûr...

2. a. Les noeuds du quadrillage correspondent à ce que j'appellais plus haut "des points dont les coordonnées sont claires".

Sur cette droite il n'y en a pas beaucoup... Je vois uniquement (0;0) et (5;2).

    b. Comme nous la droite passe par (0;0), c'est à dire l'origine du repère, elle représente une fonction linéaire (donc de la forme \(x \mapsto ax\).
Et comme de plus, la droite passe par (5;2), l'image de 5 est 2.
En résolvant \(a \times 5 = 2\) on trouve que \(a=\frac{2}{5}\)   (on peut aussi le "voir" en obeservant la pente: on doit avancer de 5 cases pour monter de 2 cases).

On en conclue que \(f:x\mapsto \frac{2}{5}x\).

3. On peut maintenant vérifier par calcul notre lecture graphique du début, c'est à dire vérifier que l'image de 2 par \(f\) est (ou pas) 0,8:

\(f(2)= \frac{2}{5} \times 2 = \frac{4}{5}=0,8\)

Notre observation est bien confirmée par le calcul.

 

Retenez que l'obervation donne des idées "facilement" et rapidement mais l'exactitude ne peut souvent être obtenue que par calcul:

considérez les valeurs observées comme des valeurs approchées tant qu'elles n'ont pas été confirmées par un calcul exact !

 


  Cours Observons le tableau ci-dessous:

\(x\) ... -3 -2 -1 0 1 2 3 ...
\(f(x)\) ... -9 -6  -3 0 3 6 9 ...
\(g(x)\) ... -7 -4 -1 2 5 8 11 ...
Nous connaissons déjà la fonction \(f\), comment passer de l'image de \(x\) par \(f\) à son image par \(g\) ?

 

Nous avions déjà remarqué qu'on peut passer de la 1ere à la 2eme ligne en multipliant par 3.
La fonction \(f\) est \(x \mapsto 3x\) et les 2 premières lignes forment un tableau de proportionnalité.

Par contre il est moins facile de passer directement de la 1ere ligne à la 3eme et ces deux lignes ne sont pas proportionnelles (dans une relation de proportionnalité, l'image de 0 est toujours 0 ! Déjà...).

Passer de la 2eme ligne à la 3ème n'est pas si dur... il suffit d'ajouter 2.

Finalement, pour trouver l'image d'un nombre par \(g\), il faut donc multiplier par 3 puis ajouter 2.
On peut en conclure que \(g:x\mapsto 3x+2\).
(je vous avais déjà fait trouver une telle fonction lors du chapitre N9).

Voici les deux fonctions représentées dans un repère:


d'une fonction linéaire à une fonction affine
Pour voir la figure en plein écran

 
On remarque que la courbe rouge, correspondant à \(g:x\mapsto 3x+2\), est aussi une droite (mais elle ne passe pas par l'origine).
On peut remarquer aussi qu'elle est "décalée de 2 vers le haut" par rapport à la droite verte représentant \(f:x \mapsto 3x\). C'est logique puisqu'une image par \(g\) peut se trouver en ajoutant 2 à celle par \(f\).

Pour finir, regardez l'image de 0.

 

Une fonction affine est une donction de la forme \(x \mapsto ax+b\) avec \(a\) et \(b\) des nombres relatifs quelconques. Sa représentation est une droite.

On peut les voir comme des "fonctions linéaires décalées". On retrouvera la même notion de pente, qui correspondra au nombre \(a\) et le "décalage" sera la conséquence du nombre \(b\), on l'appelle l'ordonnée à l'origine.

Regardez cette animation et jouez avec les curseurs:

paramètres d'une fonction affine
Pour voir la figure en plein écran

 

 En jouant avec les curseurs, si vous mettez \(b\) à 0, vous vous retrouverez avec une fonction linéaire. Les fonctions linéaires SONT des fonctions affines particulières.

 

   A faire

15 p124 reconnaitre si une fonction est affine par son expression

16 p123  représenter graphiquement une fonction affine

20 p124  trouver l'expression d'une fonction affine par lecture graphique (pente et ordonnée à l'origine)