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Fonctions linéaires
A
Définition
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Définitions
Pour un nombre \color{red}a donné, la fonction f qui associe à tout nombre x le nombre \color{red}a\color{black}x est une fonction linéaire. On écrit f: x \mapsto \color{red}a\color{black} x.
Le nombre \color{red}a est le coefficient de la fonction linéaire f.
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Exemple
La fonction f: x \mapsto \color{red}4\color{black} x est une fonction linéaire de coefficient 4.
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Propriété
Un tableau de valeurs d'une fonction linéaire est un tableau de proportionnalité.
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Exemple
Pour la fonction f: x \mapsto \color{red}4\color{black} x, on considère le tableau de valeurs suivant.
Le zoom est accessible dans la version Premium.
\color{red}a\color{black} = 4 est le coefficient de proportionnalité du tableau.
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Remarque
Toute situation de proportionnalité peut être modélisée par une fonction linéaire.
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Représentation graphique
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Propriétés
1. Dans un repère, la courbe représentative d'une fonction linéaire est une droite passant par l'origine du repère.
2. Dans un repère, toute droite non verticale passant par l'origine est la représentation graphique d'une fonction linéaire.
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Exemple
La courbe représentative de la fonction f: x \mapsto \color{red}4\color{black} x est la droite
passant par l'origine et de coefficient directeur \color{red}4 (voir ci‑dessous).
Le zoom est accessible dans la version Premium.
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Remarque
Le nombre \color{red}a est appelé le coefficient directeur de la droite.
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Méthodes
Déterminer le coefficient d'une fonction linéaire
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Énoncé
On considère la fonction linéaire f telle que f(4)=6. Déterminer son coefficient a.
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Méthode
f est une fonction linéaire donc f(x)=a x.
Grâce à cette expression, on peut exprimer f(4) en fonction de a.
Comme f(4) est connu, on résout ensuite une équation d'inconnue a.
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Solution
La fonction f est linéaire donc f(x)=a x.
En particulier, f(4)=a \times 4.
Comme f(4)=6, alors a \times 4=6.
D'où a=\frac{6}{4}=\frac{3}{2}.
Le coefficient de la fonction f est a=\frac{3}{2} donc f(x)=\frac{3}{2} x.
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Représenter une fonction linéaire
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Énoncé
Représenter dans un repère la fonction linéaire f telle que f(x)=-3 x.
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Méthode
La courbe représentative d'une fonction linéaire est une droite passant par l'origine du repère.
Il suffit donc de trouver un second point de cette droite pour pouvoir la tracer.
Pour cela, on calcule l'image d'un nombre. Par exemple, ici, on calcule f(1).
Coup de pouce
Choisir des points espacés pour avoir un tracé précis.
Placer un troisième point pour vérifier l'alignement.
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Solution
Une fonction linéaire est représentée par une droite passant par l'origine \text{O} du repère.
Comme f(\color{#F2B946}1\color{black})=-3 \times 1=\color{blue}-3\color{black}, la droite passe aussi par le point \mathrm{A}(\color{#F2B946}1\color{black} ;\color{blue}-3\color{black}).
La droite (\text{OA}) est donc la courbe représentative de la fonction f.
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Fonctions affines
A
Définition
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Définitions
\color{red}a et \color{green}b sont deux nombres donnés. La fonction f qui associe à tout nombre x le nombre \color{red}a\color{black}x + \color{green}b est une fonction affine. On écrit {f: x \mapsto \color{red}a\color{black} x+\color{green}b}.
Les nombres \color{red}a et \color{green}b sont les paramètres de la fonction affine f.
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Exemple
La fonction f: x \mapsto \color{red}3\color{black} x-\color{green}2 est la fonction affine de paramètres \color{red}a = 3 et \color{green}b = -2.
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Remarques
Il existe des fonctions affines particulières. 1. Si \color{green}b\color{black} = 0, alors f(x)=\color{red}a\color{black} x et f est une fonction linéaire. 2. Si \color{red}a\color{black} = 0, alors f(x)=\color{green}b et f est une fonction constante.
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B
Représentation graphique
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Propriété
Dans un repère, la courbe représentative d'une fonction affine est une droite.
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Vocabulaire
Le nombre \color{red}a est le coefficient directeur de la droite. Le nombre \color{green}b est l'ordonnée à l'origine de la droite.
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Exemple 1
On considère la fonction f définie par f(x)=\color{red}3\color{black} x-\color{green}2.
Comme \color{green}-2 est l'ordonnée à l'origine, la courbe représentative de f est une droite (d) passant par le point \mathrm{A}(0 \: ;\color{green}-2\color{black}).
De plus, \color{red}a\color{black} = \color{red}3est positif. Ainsi, lorsque x augmente de 1, f(x)augmente de 3.
Donc la droite (d) passe également par le point de coordonnées (0+1 \: ;-2+\color{red}3\color{black}), soit \mathrm{B}(1 \: ; 1).
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Exemple 2
On considère la fonction f définie par f(x)=\color{red}-2\color{black} x+\color{green}4.
Comme \color{green}4 est l'ordonnée à l'origine, la courbe représentative de f est une droite (d) passant par le point \mathrm{A}(0 \: ;\color{green}4\color{black}).
De plus, \color{red}a\color{black} = \color{red}-2est négatif. Ainsi, lorsque x augmente de 1, f(x)diminue de 2.
Donc la droite (d) passe également par le point de coordonnées (0+1 \: ;4\color{red}-2\color{black}), soit \mathrm{B}(1 \: ; 2).
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Méthodes
Représenter une fonction affine à l'aide de deux points
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Énoncé
Dans un repère, tracer la courbe représentative de la fonction affine f: x \mapsto \frac{1}{3} x-1.
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Méthode
La courbe représentative d'une fonction affine est une droite. Il suffit donc d'en connaître deux points pour pouvoir la tracer.
On calcule les images de deux nombres pour obtenir ces deux points. Par exemple, ici, on calcule f(-3) et f(6).
Coup de pouce
Choisir des valeurs de x dont la différence est significative afin d'obtenir des points espacés.
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Solution
La courbe représentative d'une fonction affine est une droite (d).
Par exemple, ici, on calcule f(-3) et f(6). f(\color{#61c3d6}-3\color{black})=\frac{1}{3} \times(\color{#61c3d6}-3\color{black})-1=-1-1=\color{#CE422B}-2
Donc le point \mathrm{A}(\color{#61c3d6}-3\color{black} \: ;\color{#CE422B}-2\color{black}) appartient à la droite (d). f(\color{#61c3d6}6\color{black})=\frac{1}{3} \times \color{#61c3d6}6\color{black}-1=2-1=\color{#CE422B}1\color{black}
Donc le point \mathrm{B}(\color{#61c3d6}6\color{black} \: ; \color{#CE422B}1\color{black}) appartient à la droite (d).
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Représenter une fonction affine à l'aide du coefficient directeur et de l'ordonnée à l'origine
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Énoncé
Dans un repère, tracer la courbe représentative de la fonction affine f de paramètres a = -2 et b = 5.
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Méthode
On place le point \mathrm{A}(0 \: ; \color{#5EB45E}b\color{black}).
À partir du point \text{A}, on utilise le coefficient directeur pour trouver un second point. Quand x augmente de 1 unité, alors f(x) augmente ou diminue de \color{#CE422B}a unités (selon le signe de \color{#CE422B}a).
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Solution
La courbe représentative de f est une droite (d). \color{#CE422B}a est le coefficient directeur de la droite (d) et \color{#5EB45E}b est son ordonnée à l'origine.
Ici, \color{#5EB45E}b\color{black} = \color{#5EB45E}5\color{black}. La droite (d) passe donc par le point \mathrm{A}(0 \: ; \color{#5EB45E}5\color{black}).
De plus, \color{#CE422B}a\color{black} = \color{#CE422B}-2\color{black} donc, à partir du point \text{A}, lorsque x augmente de 1, f(x)diminue de 2.
On obtient ainsi le point \mathrm{B}(1 \: ; 3).
On trace alors la droite (d) passant par les points \text{A} et \text{B}.