Phare `3$me Chapitre `7 Notion de fonction Page `130 Je m'entraîne à l'oral `1. On considère les fonctions suivantes: a. `f: `x´52x b. `g: `x´5x/2 c. `h: `x´5-x d. `i: `x´51/x `1) Quelle est la fonction qui, à un nombre, fait correspondre sa moitié? `2) Quelle est la fonction qui, à un nombre, fait correspondre son inverse? `3) Définir à l'aide d'une phrase chacune des deux autres fonctions. `2. On considère une fonction `f telle que: `f: `1´51; `f: `0´50; `f: `2´51. `1) Justifier que cette fonction, à un nombre, n'associe pas lui-même. `2) Justifier que cette fonction, à un nombre, n'associe pas sa moitié. `3. Lire chacune des expressions suivantes: a. `g: `x´53x!1 b. `h(2)"3 c. `f(x)"2/x d. `i: `x´52x^2 `4. Soit `h une fonction telle que `h(-1)"5. Compléter les phrases suivantes: `h est ... qui, à `-1, fait correspondre ... `5 est ... de `-1 par la ... `h. `-1 est ... de `5 par la ...h. `5. On considère une fonction `f telle que: `f: `-2´52 `f: `-1´51 `f: `0´51 `f: `1´5-1 `f: `2´52 `f: `3´50 `1) Quelle est l'image par la fonction `f du nombre: a. `3? b. `1? c. `-1? `2) Donner un antécédent par la fonction `f du nombre: a. `-1; b. `1; c. `2. `3) Donner un nombre dont l'image par `f est `0. `6. Soit `j une fonction. On considère le tableau de valeurs suivant: `x; `j(x). `-2; `1. `2; `0. `-1; `1. `1; `-1. `0; `-2. `1) Quelle est l'image par la fonction `j du nombre: a. `2? b. `1? c. `0? `2) Donner un antécédent par la fonction `j du nombre: a. `-1; b. `1; c. `-2. `3) Donner un nombre dont l'image par `j est `1. `7. Soit `f la fonction définie par: `f: `x´52x-3 Déterminez l'image par `f du nombre: a. `5; b. `3; c. `2; d; `0; e. `-1. `8. Soit `g la fonction définie par: `g: `x´52(x-3) Déterminez l'image par `f du nombre: a. `5; b. `3; c. `2; d; `0; e. `-1. `9. Soit `h la fonction qui à un nombre, associe la moitié de son carré. Déterminez l'image par `h du nombre: a. `4; b. `2; c. `1; d; `0; e. `-2. `10. On considère les fonctions `f et `g telles que: `f(x)"3(x!1) et `g(x)"3x!1. Pour chacune de ces fonctions, déterminer l'image du nombre: a. `2; b. `1; c. `0; d; `-1; e. `-2. `11. Soit `f la fonction qui à un nombre associe son inverse. Pour chacun des nombres suivants, déterminer son image par la fonction `f lorsqu'elle existe. a. `5; b. `1/2; c. `0; d; `-3; e. `-5/4. `12. Soit `k la fonction définie par: `k(x)"2x!1. Justifier que `k(1)!k(2)"k(1!2). `13. En annexe `1 est représentée graphiquement une fonction `g pour `x compris entre `-2 et `8. Par lecture graphique, donner une valeur approchée: a. de l'image par `g de `-1; b. de `g(3); c. des antécédents par `g de `-2; d. de `g(7); e. des antécédents par `g de `2; f. de `g(5,5). a 5; b 2; c 0; d -3; e -4. Page `131 Savoir-faire J'apprends à calculer l'image d'un nombre par une fonction Énoncé On considère la fonction `f définie par `f: `x´5„x!1;/„x-1; `1) Compléter le tableau de valeurs ci-dessous: `x; `f(x). `-2; ... `0; ... `2; ... `4; ... `2) Expliquer pourquoi le nombre `1 n'a pas d'image par la fonction `f. Solution `1) Note: je calcule l'image de chaque nombre: `f(-2)"„-2!1;/„-2-1;"-1/-3"1/3; `f(0)"1/-1"-1; `f(2)"3/1"3; `f(4)"5/3. `x; `f(x). `-2; `1/3. `0; `-1. `2; `3. `4; `5/3. `2) pour `x"1: `x-1"0. Le dénominateur de la fraction serait égal à zéro. Or, on ne peut pas diviser par zéro. Donc le nombre `1 n'a pas d'image par la fonction `f. J'applique `14. Soit `f la fonction définie par `f(x)"„x!1;/„x-1;. Compléter le tableau de valeurs suivant (on demande les valeurs de `f(x) pour les valeurs de `x suivantes): `x: `-3; `-1; `3; `5. `15. Soit `g la fonction définie par `g(x)"„x-1;/x. `1) Compléter le tableau de valeurs suivant (on demande les valeurs de `g(x) pour les valeurs de `x suivantes): `x: `-2; `-1; `1; `2; `3; `1. `2) Expliquer pourquoi le nombre `0 n'a pas d'image par la fonction `g. `16. Soit `h la fonction définie par: `h: `x´52x/„x!1; `1) Compléter le tableau de valeurs suivant (on demande les valeurs de `h(x) pour les valeurs de `x suivantes): `x: `-3; `-2; `0; `1; `2. `2) Expliquer pourquoi le nombre `-1 n'a pas d'image par la fonction `h. `17. Soit `i la fonction définie par `i(x)"3x^2. Compléter le tableau de valeurs suivant (on demande les valeurs de `i(x) pour les valeurs de `x suivantes): `x; `3; `2; `1; `0; `-1; `-2. `18. Soit `j la fonction définie par `j(x)"2x^3. Calculer: a. `j(3); b. `j(2); c. `j(1); d. `j(0); e. `j(-1); f. `j(-2); g. `j(1/2); h. `j(-1/3). `19. Soit `k la fonction définie par `k(x)"„2x!1;/4. Compléter le tableau de valeurs suivant (on demande les valeurs de `k(x) pour les valeurs de `x suivantes): Note: je ne remplis pas mentalement ce tableau, mais j'effectue certains calculs au brouillon. `x: `-1; `-1/2; `0; `1/4; `1/2; `1; `2. Page `132 Je m'entraîne Utilisation des notations Page `132 Utilisation des notations `20. Chaque exemple concret ci-dessous est constitué de deux grandeurs dont l'une varie en fonction de l'autre. Préciser celle qui varie en fonction de l'autre. a. Pour la cuisson d'un poulet: temps de cuisson et masse du poulet. b. Pour un envoi postal: masse du colis et prix des timbres. c. Pour un parcmètre: durée du stationnement et somme d'argent introduite. d. Pour un téléchargement Internet: taille du document et durée de téléchargement. `21. On considère la fonction `g qui, à un nombre, associe le double de son inverse. `1) Déterminer le nombre associé par la fonction `g, au nombre: a. `1; b. `2; c. `-4; d. `-3/2 `2) Définir la fonction `g à l'aide d'une notation. `22. On considère la fonction `h qui, à un nombre, associe l'inverse de son double. `1) Déterminer le nombre associé par la fonction `h, au nombre: a. `1; b. `2; c. `-4; d. `-3/2 `2) Définir la fonction `h à l'aide d'une notation. `23. On considère la fonction définie par: `j: `x´5-x `1) Définir cette fonction à l'aide d'une phrase. `2) Calculer `j(-3) et `j(5/4). `24. On considère la fonction `k telle que: `k(x)"1/x. `1) Définir cette fonction à l'aide d'une phrase. `2) Calculer `k(-6) et `k(5/4). `25. Soit la fonction `m: `x´53x-1. `1) Définir cette fonction à l'aide d'une phrase. `2) a. Calculer `m(1), `m(2) et `m(3). b. L'égalité "m(1)!m(2)"m(1!2)" est-elle vraie? Justifier la réponse. `3) L'égalité "m(2/3)"m(2)/m(3)" est-elle vraie? Justifier la réponse. Utilisation du vocabulaire `26. Soit `f une fonction telle que: `3´51; `2´52; `1´5-2; `0´51; `-1´53; `-2´52. `1) Quelle est l'image par la fonction `f du nombre: a. `-2? b. `2? c. `1? `2) Donner un antécédent par la fonction `f du nombre: a. `3; b. `-2; c. `2. `3) Donner deux nombres dont l'image par la fonction `f est `1. `27. Soit `g une fonction. On considère le tableau de valeurs suivant: `x; `g(x). `-1; `1. `1; `0. `0; `-2. `-2; `2. `2; `1. `1) Quelle est l'image par la fonction `g du nombre: a. `0? b. `-2? c. `1? `2) Donner un antécédent par la fonction `g du nombre: a. `0; b. `-2; c. `2. `3) Donner deux antécédents par la fonction `g du nombre `1. `28. On considère une fonction `h telle que: `h(2)"-1; h(-1)"-2; h(-2)"1; h(1)"-1; h(0)"2 et h(3)"-2. `1) Recopier et compléter les phrases suivantes: Le nombre `2 est ... du nombre `0 par la fonction `h. Le nombre `-1 est ... du nombre `1 par `h. Le nombre `2 est ... du nombre `-1 par `h. Le nombre `1 est ... du nombre `-1 par `h. Le nombre `-1 est ... du nombre `2 par `h. `2) Pour la fonction `h, que peut-on dire des nombres `-1 et `3? `29. On considère la fonction `i telle que: `i(x)„x!3;/„x-1; `1) Déterminer l'image par la fonction `i du nombre: Note: je simplifie le résultat. a. `2; b. `3; c. `5; d. `0; e. `-1; f. `-3. `2) Déduire des résultats de la question `1) un antécédent par la fonction `i du nombre: a. `2; b. `3; c. `5; d. `0; e. `-1; f. `-3. Représentation graphique d'unefonction `30. En annexe `2 est représentée graphiquement une fonction `h pour `x compris entre `-3 et `9. Par lecture graphique, déterminer: a. l'image par `h du nombre `8; b. `h(-1); c. les antécédents par `h du nombre `0; d. l'image par `h du nombre `-3; e. les antécédents par `h du nombre `-2; f. les antécédents par `h du nombre `2; `31. Le prix d'une voiture varie en fonction du temps passé après sa première mise en circulation. Annexe `3. `1) Quelle est la valeur de cette voiture: a. à l'achat? b. `5 ans après l'achat? c. `7,5 ans après l'achat? `2) Au bout de combien d'années cette voiture aura-t-elle perdu la moitié de sa valeur? `32. Par lecture graphique, Leila a trouvé que l'image du nombre `2 par une fonction `f est `12. Par le calcul, Luc a trouvé que cette image est `11,9. Expliquer pourquoi ces élèves peuvent avoir tous les deux raison. `33. On remplit d'eau, à débit constant, chacun des vases en annexe `4. `1) Dans quel vase le niveau d'eau montera-t-il: a. le plus rapidement? b. de plus en plus vite? c. de façon constante? d. de moins en moins vite? `2) Lequel des graphiques a) à c) en annexe `5 représente le niveau d'eau dans ces vases en fonction du temps? Justifier la réponse. `34. On considère la fonction `f définie par: `f(x)"x^2–2. `1) Compléter le tableau de valeurs suivant (on demande 'f(x) pour chaque valeur de `x): `x: `-3; `-2; `-1; `0; `1; `2; `3. `2) Dans un repère orthogonal d'unités `1 `cm, représenter graphiquement la fonction `f pour `x compris entre `-3 et `3. Note: je relie à main levée les points placés. Page `134 Je m'entraîne au Brevet `35. Reims `2002 Soit `f la fonction telle que `f(x)"„2/3;x!1. `1) Quelle est l'image de `3 par la fonction `f? `2) Déterminer l'image par la fonction `f du nombre: a. `-3; b. `-1; c. `4. `3) Rechercher un antécédent du nombre `1 par la fonction `f. `36. Groupe Ouest `2001 Soit `g la fonction telle que: `g(x)"0,4x. `1) Déterminer l'image du nombre `0 par la fonction `g. `2) Déterminer `g(5'000). `3) Déterminer l'antécédent du nombre `4'400 par la fonction `g. `4) Résoudre l'équation: `g(x)"4'000. `37. Amérique du Nord `2004 Soit `¨v la fonction telle que: `¨v:x´518¤pà(1!x/6)^3-1ù. Sur la figure en annexe `6, on a représenté graphiquement la fonction `¨v pour `x compris entre `0 et `8. `1) Par lecture graphique, déterminer une valeur approchée de l'image du nombre `6 par la fonction `¨v. `2) a. Calculer la valeur exacte de `¨v(6). b. En déduire l'arrondi à l'unité de l'image du nombre `6 par la fonction `¨v. `3) Par lecture graphique, encadrer par deux entiers consécutifs l'antécédent par la fonction `¨v du nombre `250. `38. Rennes `1998 Le graphique en annexe `7 décrit les variations de la hauteur d'eau du port de Saint-Malo durant une période de `8 heures (de `15 `h à `23 `h). Répondre aux questions à l'aide du graphique. `1) Indiquer la hauteur d'eau à `22 `h `20. `2) Déterminer la hauteur maximum de l'eau et l'heure de la pleine mer. `3) Entre quelle(s) heure(s), le niveau de la mer est-il resté supérieur à `7 `m? `39. On note `f la fonction qui à une heure fait correspondre la hauteur d'eau dans le port de Saint-Malo. Le graphique de l'exercice `38 représente la fonction `f pour `x compris entre `15 et `23. Par lecture graphique, déterminer: `1) une valeur approchée de l'image par la fonction `f du nombre `16 ; `2) une valeur approchée de chaque antécédent par la fonction `f du nombre `10,5. Page `135 Mon bilan J'ai appris à: -comprendre la notion de focntion; -utiliser les notations et le vocabulaire des fonctions; -calculer l'image d'un nombre par une fonction; -utiliser la représentation graphique d'une fonction. Attention ! Il peut y avoir plusieurs réponses exactes pour chaque énoncé! Les trouver toutes. `40. Une fonction, à un nombre, fait correspondre: a. un point b. une fonction c. une opération d. un nombre Soit la fonction `f qui, à un nombre, fait correspondre la moitié de son cube. On a: `41. a. `f: `x´5x^2/3 b. `f: `x´5x^3/2 c. `f: `x´5„1/2;x^3 d. `f: `x´5(x/2)^3 `42. a. `f: `-2´5-1 b. `f: `-2´5-8 c. `f: `-2´54 d. `f: `-2´5-4 `43. Soit `g la fonction telle que `g(x)"„x!2;/x. a. `g(-4)"-2/-4 b. `g(-4)"-1/2 c. `g(-4)"1/2 d. `g(-4)"3/2 Soit `h la fonction telle que: `h: `x´5x(x-2). Par cette fonction: `44. a. l'image de `4 est `8 b. l'image de `0 est `2 c. l'image de `8 est `4 d. l'image de `2 est `0 `45. a. `-3 est un antécédent de `15 b. `195 est un antécédent de `15 c. `5 est un antécédent de `15 d. `15 est un antécédent de `15 Soit le tableau de valeurs d'une fonction `i: `x; `i(x). `-1; `-2. `0; `1. `1; `-2. `2; `0. Par cette fonction: `46. a. l'image de `-1 est `1 b. l'image de `0 est `1 c. l'image de `1 est `-1 d. l'image de `1 est `1 `47. a. `1 est un antécédent de `-2 b. `-1 est un antécédent de `-2 c. `-2 est un antécédent de `1 d. `1 est un antécédent de `-2 En annexe `8 est donnée la représentation graphique d'une fonction `j pour `x compris entre `-2 et `4: `48. a. l'image de `2 par la fonction `j semble être `2,5 b. l'image de `2 par la fonction `j semble être `1 c. l'image de `1 par la fonction `j semble être `-0,5 d. l'image de `1 par la fonction `j semble être `1/2 `49. a. `-1 semble être un antécédent de `1 par la fonction `j b. `0 est un antécédent de `1 c. `2 est un antécédent de `1 d. `4 est un antécédent de `1 Page `136 J'approfondis `50. On considère deux fonctions: -la première fonction, à un nombre, associe la moitié de son carré; -la seconde fonction, à un nombre, associe le quart de son cube. L'une de ces fonctions se note `f et l'autre `g. `1) On sait de plus que `f(0)"0. Ce renseignement permet-il de savoir laquelle des deux fonctions se nomme `f? Justifier la réponse. `2) On sait de plus que `g(2)"2. Ce renseignement permet-il de savoir laquelle des deux fonctions se nomme `g? Justifier la réponse. `3) On sait de plus que `f(–2)"-2. Ce renseignement permet-il de savoir laquelle des deux fonctions se nomme `f? Justifier la réponse. `4) `x étant un nombre, déterminer `f(x) et `g(x). `51. On considère la fonction `h définie par: `h: `x´5„x-1;/„x-2; Note: un élève estime que `1 n'a pas d'image par la fonction `h. Un autre élève pense que `2 n'a pas d'image par la fonction `h. `1) Qui a raison? Justifier la réponse. `2) Quelle erreur commet l'autre élève? `3) Justifier que `h(1/2)"1/3. `4) Calculer et simplifier `h(7/4). `52. On considère la fonction `i telle que: `i(x)"„x-2;/„x!1. `1) Pourquoi le nombre `-1 n'admet-il pas d'image par la fonction `i? `2) Compléter le tableau suivant (on demande les valeurs de `i(x) pour les valeurs de `x suivantes): `x; `4; `2; `1; `0; `1; `-2. `3) Utiliser ce tableau de valeurs ou un calcul pour déterminer: a. l'image du nombre `0 par la fonction `i; b. un antécédent du nombre `0 par la fonction `i; c. l'image du nombre `-1 par la fonction `i; d. un antécédent du nombre `–2 par la fonction `i. `53. Brevet groupe Est `2004 Monsieur Jean possède un terrain qu'il souhaite partager en deux lots de même aire. Ce terrain a la forme d'un triangle `¨a¨b¨c rectangle en `¨a tel que: `¨a¨b"50 `m et `¨a¨c"80 `m. `1) a. Calculer l'aire du triangle `¨a¨b¨c. b. En déduire l'aire de chaque lot. `2) Monsieur Jean décide de partager son terrain en un lot triangulaire `¨a¨m¨n et en un lot ayant la forme d'un trapèze `¨b¨m¨n¨c, comme indiqué sur la figure en annexe `9, avec `(¨m¨n) parallèle à `(¨b¨c). On pose `¨a¨m"x. a. En utilisant la propriété de Thalès, exprimer `¨a¨n en fonction de `x. b. Montrer que l'aire du triangle `¨a¨m¨n égale `„4/5;x^2. `3) On note `h la fonction qui, à un nombre `x, associe l'aire du triangle `¨a¨m¨n. En annaxe `10 a été représentée graphiquement la fonction `h pour `x compris entre `0 et `50. En utilisant ce graphique, déterminer `x, à un mètre près, pour que les aires des deux lots `¨a¨m¨n et `¨b¨m¨n¨c soient égales. Page `137 `54. On considère la fonction `g telle que: `g(x)"„1/4;x^2-3x!40. En annexe `11 a été représentée graphiquement la fonction `g pour `x compris entre `0 et `20. `1) a. Par lecture graphique, peut-on déterminer la valeur exacte de l'image du nombre `15 par la fonction `g? Pourquoi? b. Par quel moyen peut-on déterminer la valeur exacte de cette image? `2) a. Déterminer une valeur approchée de l'image du nombre `15 par la fonction `g. b. Déterminer la valeur exacte de l'image du nombre `15 par la fonction `g. `3) Déterminer graphiquement une valeur approchée de l'image du nombre `20 par la fonction `g. Vérifier ce résultat en calculant `g(20). `4) a. Déterminer graphiquement une valeur approchée de chacun des antécédents du nombre `40 par la fonction `g. b. Vérifier ces résultats par le calcul. `5) Par lecture graphique, déterminer: a. pour quelle valeur de `x le nombre `g(x) est le plus petit possible; b. une valeur approchée de la plus petite valeur possible de `g(x). `55. On considère la fonction `f qui, à un nombre, associe la différence entre son cube et le nombre `1. Dans un repère orthogonal d'unités `4 `cm en abscisses et `1 `cm en ordonnées, représenter graphiquement la fonction `f pour `x compris entre `-2 et `2. `56. Sécurité routière Il se passe en moyenne une seconde entre le moment où un conducteur voit un obstacle qui se présente et le moment où il commence à freiner. On note `f la fonction qui, à la vitesse d'un véhicule, associe la distance qu'il parcourt pendant cette seconde. 1) Compléter le tableau suivant: Note: je fais attention aux unités. `v (en `km/h); `f(v) (en `m). `0; ... `45; ... `63; ... `90; ... `126; ... `2) a. Représenter graphiquement la fonction `f pour `v compris entre `0 et `126. b. Faire une conjecture concernant la forme de la représentation graphique de la fonction `f. `57. Physique Pour analyser le fonctionnement d'un dipôle D, on réalise le montage en annaxe `12. On fait varier la tension du générateur G. On utilise un voltmètre V pour mesurer la tension entre les bornes M et N du dipôle. On utilise un ampèremètre A pour mesurer l'intensité du courant. Voici les mesures obtenues: `¨i (en `¨a); `¨u?„¨m¨n; (en `¨v). `0,00; `0,0. `0,22; `1,0. `0,28; `1,5. `0,33; `2,0. `0,39; `3,0. Tracer, sur une feuille de papier millimétré, la représentation graphique de la caractéristique `¨u„¨m¨n;"f(¨i) de ce dipôle. Note: je choisis des unités adaptées en abscisse et en ordonnée. Page `138 Devoir à la maison `58. `1) Tracer un carré `¨a¨b¨c¨d de longueur de côté `2 `cm. Tracer les demi-droites `à¨a¨b) et `à¨a¨d). Placer un point `¨m tel que `¨m¤1à¨a¨b) et `¨m¤/à¨a¨bù. On pose `¨b¨m"x. Construire le point `¨r tel que: `¨r¤1à¨a¨d), `¨rà¨a¨dù et `¨d¨r"2x. Placer le point `¨e tel que le quadrilatère `¨a¨m¨e¨r soit un rectangle. `2) Déterminer l'aire du rectangle `¨a¨m¨e¨r en fonction de `x. `3) On note `f la fonction qui, au nombre `x, associe l'aire du rectangle `¨a¨m¨e¨r. a. Quelle est l'image par la fonction `f du nombre `0? À quoi correspond cette image? b. Compléter le tableau de valeurs suivant (on demande les valeurs de `f(x) pour chacune des valeurs de `x suivantes): `x; `0; `0,5; `1; `1,5; `2; `2,5; `3; `3,5; `4. c. Sur papier millimétré, représenter graphiquement la fonction `f pour `x compris entre `0 et `4. On choisira un repère orthogonal tel que: -sur l'axe des abscisses, `1 `cm représente une longueur de `0,5 `cm; -sur l'axe des ordonnées, `1 `cm représente une aire de `5 `cm^2. `4) a. Utiliser le graphique précédent pour déterminer une valeur approchée au dixième de l'antécédent du nombre `35 par la fonction `f. b. Compléter le schéma de la question `1), en y traçant en vert un rectangle `¨a¨m¨e¨r d'aire environ `35 `cm^2. `59. Annexe `13. Un maître nageur utilise une corde et deux bouées (`¨b et `¨c) pour délimiter une zone de baignade. Il forme ainsi une zone de baignade surveillée de forme rectangulaire. Il dispose d'une corde de longueur `160 `m. Il se demande où placer les bouées `¨b et `¨c pour obtenir une zone de baignade ayant la plus grande aire possible. On note `x la longueur `¨a¨b. `1) On note `f la fonction qui, à une longueur `¨a¨b, associe l'aire du rectangle `¨a¨b¨c¨d. Montrer que cette fonction se note `f: `x´5-2x^2!160x. `2) a. Quelle est la plus petite valeur possible de `x? Justifier la réponse. On note `x?0 cette valeur. b. Quelle est la plus grande valeur possible de `x? Justifier la réponse. On note `x?1 cette valeur. `3) On désire observer la fonction `f pour les valeurs de `x comprises entre `x?0 et `x?1. a. Faire un tableau de valeurs en choisissant pour valeurs de `x des nombres entiers de dizaines. b. Représenter graphiquement la fonction `f pour les valeurs de `x comprises entre `x?0 et `x?1. c. Quelle semble être la valeur de `x pour laquelle le nombre `f(x) est le plus grand possible? On note `x^2 cette valeur. `4) Recopier et compléter le tableau de valeurs suivant: `x; `f(x). `x?2-1; … `x?2-0,1; … `x?2-0,01; … `x?2; … `x?2!0,01; … `x^2!0,1; … `x^2!1; … `5) Finalement, comment le maître nageur doit-il placer ses bouées?