• Asymptote horizontale y=L : lim[x→±∞] f(x) = L.
• Asymptote verticale x=a : lim[x→a] |f(x)| = +∞.
• Asymptote oblique y=ax+b : lim[x→±∞] [f(x)−(ax+b)] = 0, avec a = lim f(x)/x.
Si lim[x→±∞] f(x)/x = ±∞ mais lim f(x)/x² = k ≠ 0, la courbe a une branche parabolique de direction y = kx².
• Point ordinaire : f dérivable en a, tangente unique de pente f'(a).
• Point anguleux : f continue en a mais lim[x→a⁻] f'(x) ≠ lim[x→a⁺] f'(x) (ex : |x| en 0).
• Point de rebroussement : les demi-tangentes existent et sont confondues (tangente verticale ou la courbe rebrousse).
• Point d'inflexion : f''(a)=0 et f'' change de signe en a. La tangente traverse la courbe.
• Axe de symétrie x=a : f(a+t) = f(a−t) pour tout t (courbe symétrique / droite x=a).
• Centre de symétrie (a;b) : f(a+t) + f(a−t) = 2b pour tout t.
Si f est paire → axe Oy. Si f est impaire → centre O.
Méthode : substituer x ↦ 2a−x et vérifier f(2a−x)+f(x)=2b.
Chercher les valeurs de x pour lesquelles f(x)=g(x), puis étudier le signe de f(x)−g(x).
Si M(x;y) est sur C, son image M'(x';y') par la transformation T vérifie T(M)=M'.
Exprimer x,y en fonction de x',y' et substituer dans l'équation de C pour obtenir C'.
Exemples : T(x;y)=(x+a;y+b) → translation ; T(x;y)=(kx;ky) → homothétie.
Déterminer les asymptotes de f(x)=(x²+2x−1)/(x−1).
AV : x=1. Division euclidienne : x²+2x−1=(x−1)(x+3)+2. f=x+3+2/(x−1). Asymptote oblique y=x+3. En x=1⁺ : f→+∞. En x=1⁻ : f→−∞.
Montrer que la courbe de f(x)=1/(x−1)+x/2 admet un centre de symétrie. Trouver ce centre.
Candidat : a=1 (AV), b=f'... Méthode : f(1+t)+f(1−t)=1/t+(1+t)/2+1/(−t)+(1−t)/2=0+(1+t+1−t)/2=1. Centre : (1;1/2).
Étudier la position relative de f(x)=eˣ et g(x)=ex (droite tangente à l'origine).
h(x)=eˣ−ex. h(1)=0. h'=eˣ−e=0 → x=1. h''=eˣ>0 : minimum en x=1, h(1)=0. Donc eˣ≥ex avec égalité seulement en x=1 (la courbe est au-dessus de la tangente en 1).
f(x)=x+1+e^(−x). (1) Domaine, limites, asymptote. (2) f', variations. (3) Convexité. (4) Représentation.
(1) D=ℝ. x→+∞ : e^(−x)→0, f~x+1 (asymptote oblique y=x+1). x→−∞ : e^(−x)→+∞. (2) f'=1−e^(−x)=0 → e^(−x)=1 → x=0. f'<0 sur ]−∞;0[, f'>0 sur ]0;+∞[. Min en 0 : f(0)=2. (3) f''=e^(−x)>0 : toujours convexe, pas de point d'inflexion. (4) Courbe au-dessus de son asymptote oblique, minimum (0;2).
Soit f(x) = x − 1 + 2/x définie sur ]0;+∞[.
10 questions · Correction immédiate
Asymptote oblique y=ax+b : a vaut :
Point d'inflexion en a : condition nécessaire :
f(x)=x³. Point d'inflexion en :
Centre de symétrie (a;b) : f(a+t)+f(a−t) vaut :
Position relative de f et g : étudier :
Asymptote verticale x=a : lim |f(x)| vaut :
Asymptote oblique de f(x)=(x²+x)/(x−1) :
f paire → axe de symétrie :
f impaire → :
f''(x)>0 sur ]a;b[ → la courbe est :
Exercices supplémentaires tirés du CIAM Terminale SE (Collection Inter-Africaine de Mathématiques), section « Entraînement » du chapitre correspondant — énoncés fidèles au manuel, corrections rédigées pour ce site.
Soit f(x) = sin x / (2+cos²x) et (𝒞) sa courbe représentative. Vérifier que la droite (D) d'équation x = π/2 est un axe de symétrie de (𝒞).
Il suffit de montrer que f(π/2+t) = f(π/2−t) pour tout réel t.
f(π/2+t) = sin(π/2+t)/(2+cos²(π/2+t)) = cos t/(2+sin²t), car sin(π/2+t)=cos t et cos(π/2+t)=−sin t.
f(π/2−t) = sin(π/2−t)/(2+cos²(π/2−t)) = cos t/(2+sin²t), car sin(π/2−t)=cos t et cos(π/2−t)=sin t.
Les deux expressions coïncident : x = π/2 est bien un axe de symétrie de (𝒞).
Soit f(x) = (3x³−2x²+3x−3)/(x²+1). Justifier que la courbe (𝒞) admet pour asymptote oblique la droite (Δ) : y = 3x−2.
Division euclidienne : (x²+1)(3x−2) = 3x³−2x²+3x−2, donc 3x³−2x²+3x−3 = (x²+1)(3x−2) − 1, soit f(x) = 3x−2 − 1/(x²+1) pour tout x.
f(x) − (3x−2) = −1/(x²+1) → 0 quand x→±∞. Donc (Δ) : y=3x−2 est bien asymptote oblique à (𝒞) en +∞ et en −∞. Comme −1/(x²+1)<0, (𝒞) reste toujours en-dessous de (Δ).
Soit f(x) = (x²−7x+10)/(x−1) sur ]1;+∞[, unité graphique 1 cm.
Étudier le sens de variation de f : x ↦ √(x²−4) et construire sa représentation graphique.
Domaine : x²−4≥0 ⟺ x≤−2 ou x≥2, soit D = ]−∞;−2] ∪ [2;+∞[.
f est dérivable sur ]−∞;−2[∪]2;+∞[ : f'(x) = x/√(x²−4). Pour x>2 : f'(x)>0, f croissante sur [2;+∞[. Pour x<−2 : f'(x)<0, f décroissante sur ]−∞;−2]. En x=±2, la tangente est verticale.
Asymptotes : en +∞, f(x)−x = √(x²−4)−x = −4/(√(x²−4)+x) → 0, donc y=x est asymptote en +∞. f est paire (f(−x)=f(x)) donc (𝒞) est symétrique par rapport à (Oy) ; par symétrie, y=−x est asymptote en −∞.
Construction : (𝒞) est symétrique par rapport à (Oy) : une branche décroît de +∞ (asymptote y=−x) jusqu'à (−2;0) avec tangente verticale, l'autre part de (2;0) avec tangente verticale et croît vers +∞ en se rapprochant de y=x. C'est la branche supérieure de l'hyperbole d'équation x²−y²=4.
Soit f(x) = x + √|x²−1| définie sur ℝ, et (𝒞_f) sa courbe représentative.
Cinq exercices supplémentaires tirés du CIAM Terminale SE (Collection Inter-Africaine de Mathématiques), section « Entraînement » du chapitre correspondant, niveau intermédiaire — énoncés fidèles au manuel, corrections rédigées pour ce site.
Soit f(x) = cos(2x−π/3), (𝒞) sa courbe représentative. Vérifier que le point A(5π/12;0) est un centre de symétrie de (𝒞).
A(5π/12;0) est centre de symétrie de (𝒞) si et seulement si f(5π/12+t) + f(5π/12−t) = 2×0 = 0 pour tout réel t.
f(5π/12+t) = cos(2(5π/12+t)−π/3) = cos(5π/6+2t−π/3) = cos(π/2+2t) = −sin(2t).
f(5π/12−t) = cos(2(5π/12−t)−π/3) = cos(5π/6−2t−π/3) = cos(π/2−2t) = sin(2t).
Somme : f(5π/12+t) + f(5π/12−t) = −sin(2t) + sin(2t) = 0, pour tout t. A(5π/12;0) est bien un centre de symétrie de (𝒞).
Soit f(x) = (2x³−x²−x+1)/(x−1). Démontrer que la parabole 𝒫 d'équation y=2x²+x est une courbe asymptote à la représentation graphique de f.
On effectue la division euclidienne du numérateur par (x−1) (méthode de Horner en x=1, coefficients 2 ; −1 ; −1 ; 1) :
2x³−x²−x+1 = (x−1)(2x²+x) + 1, donc pour tout x≠1 : f(x) = 2x²+x + 1/(x−1).
D'où f(x) − (2x²+x) = 1/(x−1). Quand x→+∞ ou x→−∞, 1/(x−1) → 0. Donc f(x) − (2x²+x) → 0 : la parabole 𝒫 : y=2x²+x est bien asymptote à (𝒞_f) en +∞ et en −∞. De plus, pour x>1 la courbe est au-dessus de 𝒫 (1/(x−1)>0), et pour x<1 elle est en-dessous (1/(x−1)<0).
Pour m∈ℝ, soit f_m(x) = (1−mx²)/(1−x²), définie sur ℝ\{−1;1}.
Soit f(x) = √(x(x+1)), de domaine D = ]−∞;−1] ∪ [0;+∞[.
Soit f(x) = (1−√x)² définie sur [1;+∞[.
Cinq problèmes de synthèse, plus longs et plus exigeants, tirés de la fin de la banque d'exercices du CIAM Terminale SE — pour aller plus loin et préparer les épreuves de type baccalauréat.
Soit f(x) = x/2 − √(x²−1)/x, définie sur D = ]−∞;−1] ∪ [1;+∞[.
Soit f(x) = sin(2x+1).
Soit f(x) = 8sin⁴x − 8sin²x + 4sinx·cosx + 1.
Soit f(x) = (3|x−1|+1)/(2|x−1|−1).
Soit g(x) = (x+√(2x−x²))/(x−1), définie sur [0;1[ ∪ ]1;2].