Enseignement scientifique • 1ère

Définition des fonctions
Affines et exponentielles

Concepts & Exercices
\(f(x) = ax + b\)
Fonction affine
\(g(x) = a \cdot e^{kx}\)
Fonction exponentielle
Fonction affine
\(f(x) = ax + b\)
Modélise des phénomènes linéaires
Fonction exponentielle
\(g(x) = a \cdot e^{kx}\)
Croissance/décroissance exponentielle
Domaine de définition
\(\mathbb{R}\)
Ensemble des valeurs acceptables
📊
Définition : Une fonction f associe à chaque valeur x une unique image f(x).
🔄
Fonction affine : f(x) = ax + b, avec a coefficient directeur et b ordonnée à l'origine.
📈
Fonction exponentielle : g(x) = a·e^(kx), modélise les croissances rapides.
🔬
Applications : Économie, biologie, physique, sciences sociales.
💡
Conseil : Toujours identifier le domaine de définition d'une fonction
🔍
Attention : Une fonction ne peut pas avoir deux images pour une même valeur x
Astuce : Utiliser des tableaux de valeurs pour visualiser une fonction
📋
Méthode : Identifier les coefficients a et b pour les fonctions affines
Exercice 1
Soit f(x) = 3x - 2. Calculer f(0), f(2), f(-1) et déterminer le coefficient directeur.
Exercice 2
Soit g(x) = 2x + 5. Trouver l'image de -3 et l'antécédent de 11.
Exercice 3
Une fonction affine h a pour coefficient directeur 4 et h(0) = -1. Donner l'expression de h(x).
Exercice 4
Une plante grandit selon la fonction f(t) = 10 + 2t, où t est en jours. Combien mesure-t-elle au bout de 15 jours ?
Exercice 5
La température diminue selon T(h) = 25 - 1.5h, où h est en heures. Quelle est la température après 4 heures ?
Exercice 6
Une population évolue selon P(t) = 1000 + 50t, avec t en années. Quelle est la population dans 8 ans ?
Exercice 7
Soit f(x) = 0.5x + 3. Déterminer l'antécédent de 8 et tracer la droite.
Exercice 8
Un étudiant économise selon S(n) = 50 + 15n, où n est en mois. Combien aura-t-il au bout de 10 mois ?
Exercice 9
La vitesse d'une voiture est v(t) = 60 + 5t, avec t en secondes. Quelle est sa vitesse après 6 secondes ?
Exercice 10
Une fonction affine f vérifie f(2) = 7 et f(5) = 16. Déterminer l'expression de f(x).
Corrigé : Exercices 1 à 5
1 Fonction affine f(x) = 3x - 2
Définition :

Fonction affine : f(x) = ax + b, où a est le coefficient directeur et b l'ordonnée à l'origine.

Méthode :

Pour calculer l'image d'une valeur x, remplacer x dans l'expression de la fonction.

Étape 1 : Calculer f(0)

f(0) = 3(0) - 2 = 0 - 2 = -2

Étape 2 : Calculer f(2)

f(2) = 3(2) - 2 = 6 - 2 = 4

Étape 3 : Calculer f(-1)

f(-1) = 3(-1) - 2 = -3 - 2 = -5

Étape 4 : Identifier le coefficient directeur

Dans f(x) = 3x - 2, le coefficient directeur est a = 3

Réponse finale :

f(0) = -2, f(2) = 4, f(-1) = -5, et le coefficient directeur est 3.

Règles appliquées :

Image : f(x) est l'image de x par la fonction f

Calcul : Remplacer x par la valeur demandée dans l'expression

Coefficient directeur : C'est le nombre multipliant x dans l'expression

2 Image et antécédent
Définition :

Image : L'image de x est f(x). Antécédent : L'antécédent de y est la valeur x telle que f(x) = y.

Étape 1 : Trouver l'image de -3

g(-3) = 2(-3) + 5 = -6 + 5 = -1

Étape 2 : Trouver l'antécédent de 11

On cherche x tel que g(x) = 11

2x + 5 = 11

2x = 6

x = 3

Réponse finale :

L'image de -3 est -1 et l'antécédent de 11 est 3.

Règles appliquées :

Image : Remplacer x par la valeur dans l'expression

Antécédent : Résoudre l'équation f(x) = y

Calcul algébrique : Isoler x dans l'équation

3 Expression d'une fonction affine
Définition :

Fonction affine : h(x) = ax + b, avec a coefficient directeur et b ordonnée à l'origine.

Étape 1 : Identifier les informations

Coefficient directeur a = 4, h(0) = -1

Étape 2 : Trouver l'ordonnée à l'origine

h(0) = a(0) + b = b = -1

Étape 3 : Donner l'expression complète

h(x) = 4x - 1

Réponse finale :

h(x) = 4x - 1

Règles appliquées :

Forme générale : f(x) = ax + b

Ordonnée à l'origine : b = f(0)

Expression : Combiner a et b dans la formule

4 Modèle de croissance
Définition :

Modèle linéaire : La hauteur de la plante évolue selon une fonction affine.

Étape 1 : Identifier la fonction

f(t) = 10 + 2t, où t est en jours

Étape 2 : Calculer la hauteur après 15 jours

f(15) = 10 + 2(15) = 10 + 30 = 40

Réponse finale :

La plante mesure 40 cm au bout de 15 jours.

Règles appliquées :

Modélisation : La croissance linéaire est modélisée par une fonction affine

Calcul : Remplacer t par la valeur demandée

Interprétation : f(15) représente la hauteur au bout de 15 jours

5 Modèle de température
Définition :

Modèle linéaire : La température diminue selon une fonction affine.

Étape 1 : Identifier la fonction

T(h) = 25 - 1.5h, où h est en heures

Étape 2 : Calculer la température après 4 heures

T(4) = 25 - 1.5(4) = 25 - 6 = 19

Réponse finale :

La température est de 19°C après 4 heures.

Règles appliquées :

Modélisation : La diminution linéaire est modélisée par une fonction affine

Calcul : Remplacer h par la valeur demandée

Interprétation : T(4) représente la température après 4 heures

Corrigé : Exercices 6 à 10
6 Modèle démographique
Définition :

Modèle linéaire : La population évolue selon une fonction affine.

Étape 1 : Identifier la fonction

P(t) = 1000 + 50t, où t est en années

Étape 2 : Calculer la population dans 8 ans

P(8) = 1000 + 50(8) = 1000 + 400 = 1400

Réponse finale :

La population sera de 1400 individus dans 8 ans.

Règles appliquées :

Modélisation : L'accroissement linéaire est modélisé par une fonction affine

Calcul : Remplacer t par la valeur demandée

Interprétation : P(8) représente la population dans 8 ans

7 Antécédent et tracé
Définition :

Antécédent : Trouver x tel que f(x) = y.

Étape 1 : Identifier la fonction

f(x) = 0.5x + 3

Étape 2 : Trouver l'antécédent de 8

On cherche x tel que f(x) = 8

0.5x + 3 = 8

0.5x = 5

x = 10

Réponse finale :

L'antécédent de 8 est 10.

Règles appliquées :

Antécédent : Résoudre l'équation f(x) = y

Calcul algébrique : Isoler x dans l'équation

Vérification : f(10) = 0.5(10) + 3 = 8 ✓

8 Épargne mensuelle
Définition :

Modèle linéaire : L'épargne évolue selon une fonction affine.

Étape 1 : Identifier la fonction

S(n) = 50 + 15n, où n est en mois

Étape 2 : Calculer l'épargne au bout de 10 mois

S(10) = 50 + 15(10) = 50 + 150 = 200

Réponse finale :

L'étudiant aura 200 euros au bout de 10 mois.

Règles appliquées :

Modélisation : L'épargne linéaire est modélisée par une fonction affine

Calcul : Remplacer n par la valeur demandée

Interprétation : S(10) représente l'épargne au bout de 10 mois

9 Accélération constante
Définition :

Modèle linéaire : La vitesse évolue selon une fonction affine.

Étape 1 : Identifier la fonction

v(t) = 60 + 5t, où t est en secondes

Étape 2 : Calculer la vitesse après 6 secondes

v(6) = 60 + 5(6) = 60 + 30 = 90

Réponse finale :

La vitesse est de 90 km/h après 6 secondes.

Règles appliquées :

Modélisation : L'accélération constante est modélisée par une fonction affine

Calcul : Remplacer t par la valeur demandée

Interprétation : v(6) représente la vitesse après 6 secondes

10 Détermination d'une fonction
Définition :

Fonction affine : Déterminer f(x) = ax + b à partir de deux points.

Étape 1 : Identifier les points

f(2) = 7 et f(5) = 16, donc les points sont (2, 7) et (5, 16)

Étape 2 : Calculer le coefficient directeur a

a = (16 - 7)/(5 - 2) = 9/3 = 3

Étape 3 : Calculer l'ordonnée à l'origine b

Utiliser f(2) = 7 : 7 = 3(2) + b

7 = 6 + b

b = 1

Étape 4 : Donner l'expression finale

f(x) = 3x + 1

Réponse finale :

f(x) = 3x + 1

Règles appliquées :

Coefficient directeur : a = (y₂ - y₁)/(x₂ - x₁)

Ordonnée à l'origine : Utiliser un point connu pour trouver b

Vérification : f(2) = 3(2) + 1 = 7 ✓ et f(5) = 3(5) + 1 = 16 ✓

Définition des fonctions Fonctions affines et exponentielles