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Ch. 10 Mathématiques · 1ère Industrielle (PE)

Généralités sur les fonctions numériques

Objectif Général 3 — Analyse : fonctions numériques. Ensemble de définition, parité, périodicité, sens de variation et opérations sur les fonctions.

1. Ensemble de définition d'une fonction

Définition

Une fonction numérique f définie sur une partie D de R associe à tout réel x∈D un unique réel noté f(x). D est appelé ensemble (ou domaine) de définition de f, noté Df.

Règles de calcul de Df

• Une fraction n'est définie que si son dénominateur est non nul.

• Une racine carrée n'est définie que si la quantité sous le radical est positive ou nulle.

Exemple résolu

Déterminons Df pour f(x) = √(x−2) / (x−5).

Conditions : x − 2 ≥ 0 et x − 5 ≠ 0 ⟹ x ≥ 2 et x ≠ 5

Donc Df = [2 ; 5[ ∪ ]5 ; +∞[.

2. Parité et périodicité

Fonction paire / impaire

Soit f de domaine Df symétrique par rapport à 0 (x∈Df ⟺ −x∈Df). f est :

  • paire si pour tout x∈Df, f(−x) = f(x) — courbe symétrique par rapport à l'axe des ordonnées ;
  • impaire si pour tout x∈Df, f(−x) = −f(x) — courbe symétrique par rapport à l'origine O.
Fonction périodique

f est périodique de période T>0 si pour tout x∈Df, x+T∈Df et f(x+T)=f(x). (Exemples usuels : sinus et cosinus, de période 2π.)

Exemples résolus

f(x) = x⁴ − 2x² + 1, Df = R (symétrique) :

f(−x) = (−x)⁴ − 2(−x)² + 1 = x⁴ − 2x² + 1 = f(x)

Donc f est paire.

g(x) = x³/(x²+1), Dg = R (symétrique) :

g(−x) = (−x)³/((−x)²+1) = −x³/(x²+1) = −g(x)

Donc g est impaire.

3. Sens de variation et opérations sur les fonctions

Sens de variation

f est croissante sur un intervalle I si, pour tous a,b∈I : adécroissante si a

Opérations sur les fonctions

Pour f et g de domaines Df et Dg :

  • (f+g)(x) = f(x)+g(x), définie sur Df ∩ Dg
  • (f×g)(x) = f(x)×g(x), définie sur Df ∩ Dg
  • (f/g)(x) = f(x)/g(x), définie sur {x ∈ Df∩Dg, g(x)≠0}
  • (g∘f)(x) = g(f(x)), définie pour x∈Df tel que f(x)∈Dg
Exemple résolu — composée

f(x)=x+1 (Df=R), g(x)=√x (Dg=[0;+∞[). Calculons g∘f :

(g∘f)(x) = g(f(x)) = √(x+1), définie si x+1 ≥ 0 ⟹ x ≥ −1

Donc D(g∘f) = [−1 ; +∞[.

🧠 À retenir absolument

  • Df : dénominateur ≠ 0, quantité sous racine ≥ 0
  • f paire : f(−x)=f(x), courbe symétrique par rapport à l'axe (Oy)
  • f impaire : f(−x)=−f(x), courbe symétrique par rapport à O
  • Df+g = Df∩Dg ; D(f/g) exige en plus g(x)≠0 ; D(g∘f) exige x∈Df et f(x)∈Dg
  • f croissante sur I : a
1

Ensemble de définition

● Facile

Déterminer l'ensemble de définition de f(x) = (2x−1)/(x+3).

✅ Correction

Il faut x+3 ≠ 0, soit x ≠ −3. Donc Df = R \ {−3}.

2

Étude de parité

● Facile

Étudier la parité de f(x) = x⁴ − 2x² + 1.

✅ Correction

Df = R, symétrique par rapport à 0.

f(−x) = (−x)⁴ − 2(−x)² + 1 = x⁴ − 2x² + 1 = f(x)

Donc f est paire.

3

Domaine avec racine carrée

● Moyen

Déterminer l'ensemble de définition de f(x) = √(4−x²).

✅ Correction
4 − x² ≥ 0 ⟺ x² ≤ 4 ⟺ −2 ≤ x ≤ 2

Donc Df = [−2 ; 2].

4

Étude de parité (fraction)

● Moyen

Étudier la parité de f(x) = x³/(x²+1).

✅ Correction

Df = R (x²+1 ne s'annule jamais), symétrique par rapport à 0.

f(−x) = (−x)³/((−x)²+1) = −x³/(x²+1) = −f(x)

Donc f est impaire.

5

Domaine d'une fonction composée

● Difficile

Soient f(x) = 1/(x−2) et g(x) = √x. Déterminer l'ensemble de définition de g∘f.

✅ Correction

(g∘f)(x) = g(f(x)) = √(1/(x−2)) est définie si x∈Df (donc x≠2) et si f(x)∈Dg, c'est-à-dire 1/(x−2) ≥ 0.

1/(x−2) ≥ 0 ⟺ x − 2 > 0 (le numérateur 1 étant positif) ⟺ x > 2

Donc D(g∘f) = ]2 ; +∞[.

QCM — Auto-évaluation

10 questions · Une seule bonne réponse · Correction immédiate

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0/10Répondues
Question 1 / 10

L'ensemble de définition de f(x) = 1/(x−4) est :

Question 2 / 10

L'ensemble de définition de f(x) = √(x+5) est :

Question 3 / 10

Parmi les fonctions suivantes, laquelle est paire ?

Question 4 / 10

Parmi les fonctions suivantes, laquelle est impaire ?

Question 5 / 10

La courbe d'une fonction paire est symétrique par rapport à :

Question 6 / 10

La courbe d'une fonction impaire est symétrique par rapport à :

Question 7 / 10

L'ensemble de définition de f(x) = √(4−x²) est :

Question 8 / 10

f croissante sur un intervalle I signifie que pour tous a,b∈I :

Question 9 / 10

L'ensemble de définition de f+g est :

Question 10 / 10

Pour f(x)=x+1 et g(x)=√x, l'ensemble de définition de g∘f est :