درس Généralités sur les fonctions numériques — الأولى باك علوم تجريبية

درس «Généralités sur les fonctions numériques» لتلاميذ الأولى باك علوم تجريبية بالفرنسية والعربية: Rappels - Fonctions majorées, minorées, bornées - Comparaison - Éléments de symétrie - Fonctions périodiques - Fonctions usuelles - Composée. Cours Généralités sur les fonctions numériques — 1ère année…

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Rappels

Ensemble de définition

Définition

Soit $f$ une fonction numérique.

L’ensemble de définition de $f$, noté $D_f$, est l’ensemble des réels $x$ pour lesquels $f(x)$ existe (se calcule).

Méthode Déterminer $D_f$

  • Polynôme : défini pour tout réel, donc $D_f=\mathbb{R}$.
  • Quotient $\dfrac{A(x)}{B(x)}$ : il faut $B(x)\neq0$.
  • Racine $\sqrt{A(x)}$ : il faut $A(x)\geq0$.
  • Racine au dénominateur $\dfrac{1}{\sqrt{A(x)}}$ : il faut $A(x)>0$.

>> On écrit $D_f=\{x\in\mathbb{R}\ /\ \ldots\}$, puis on résout la condition équivalence après équivalence.

Exemple Fonction polynôme

$f(x)=x^3-2x^2+5$ : $f$ est une fonction polynôme.

$D_f=\mathbb{R}$

Exemple Fonction rationnelle

$g(x)=\dfrac{2x+1}{x^2-4}$ : quotient, il faut que le dénominateur soit non nul.

$D_g=\{x\in\mathbb{R}\ /\ x^2-4\neq0\}$

$x\in D_g\iff x^2-4\neq0$

$\iff x^2\neq4$

$\iff x\neq2$ et $x\neq-2$

$D_g=\mathbb{R}-\{-2;2\}$

Exemple Fonction avec racine

$h(x)=\sqrt{6-2x}$ : la quantité sous la racine doit être positive.

$D_h=\{x\in\mathbb{R}\ /\ 6-2x\geq0\}$

$x\in D_h\iff6-2x\geq0$

$\iff-2x\geq-6$

$\iff x\leq3$ (on divise par $-2<0$ : le sens change)

$D_h=]-\infty;3]$

Parité

Définition Fonction paire

Soit $f$ une fonction numérique d’ensemble de définition $D_f$.

$f$ est paire si les deux conditions sont vérifiées :

1. $(\forall x\in D_f)$ : $-x\in D_f$ ($D_f$ est symétrique par rapport à $0$) ;

2. $(\forall x\in D_f)$ : $f(-x)=f(x)$.

Définition Fonction impaire

Soit $f$ une fonction numérique d’ensemble de définition $D_f$.

$f$ est impaire si les deux conditions sont vérifiées :

1. $(\forall x\in D_f)$ : $-x\in D_f$ ;

2. $(\forall x\in D_f)$ : $f(-x)=-f(x)$.

Propriété Interprétation géométrique

  • $f$ paire $\iff$ $(C_f)$ est symétrique par rapport à l’axe des ordonnées : $M(x;f(x))$ et $M'(-x;f(x))$ sont sur la courbe.
  • $f$ impaire $\iff$ $(C_f)$ est symétrique par rapport à l’origine $O$ : $M(x;f(x))$ et $M'(-x;-f(x))$ sont sur la courbe.

>> On étudie donc une fonction paire ou impaire sur $D_f\cap[0;+\infty[$, puis on complète par symétrie.

Méthode Étudier la parité

1. On vérifie la condition 1 : $D_f$ est-il symétrique par rapport à $0$ ? Si non, $f$ n’est ni paire ni impaire.

2. On calcule $f(-x)$, ligne après ligne, et on compare avec $f(x)$ et $-f(x)$.

Exemple Fonction paire

Soit $f(x)=x^2-1$.

Condition 1 : $(\forall x\in D_f)\ -x\in D_f$ ?

$f$ est un polynôme, donc $D_f=\mathbb{R}$ ; si $x\in\mathbb{R}$, alors $-x\in\mathbb{R}$.

✔ La condition 1 est vérifiée.

Condition 2 : $(\forall x\in D_f)\ f(-x)=f(x)$ ?

$f(-x)=(-x)^2-1$

$=x^2-1$

$=f(x)$

✔ La condition 2 est vérifiée.

Les deux conditions sont vérifiées : $f$ est paire

Exemple Fonction impaire

Soit $g(x)=x^3-x$.

Condition 1 : $(\forall x\in D_g)\ -x\in D_g$ ?

$g$ est un polynôme, donc $D_g=\mathbb{R}$ ; si $x\in\mathbb{R}$, alors $-x\in\mathbb{R}$.

✔ La condition 1 est vérifiée.

Condition 2 : $(\forall x\in D_g)\ g(-x)=-g(x)$ ?

$g(-x)=(-x)^3-(-x)$

$=-x^3+x$

$=-\left(x^3-x\right)$

$=-g(x)$

✔ La condition 2 est vérifiée.

Les deux conditions sont vérifiées : $g$ est impaire

Exemple Ni paire ni impaire

Soit $h(x)=\dfrac{x}{x-1}$ ; on a $D_h=\mathbb{R}-\{1\}$.

Condition 1 : $(\forall x\in D_h)\ -x\in D_h$ ?

$-1\in D_h$ mais $-(-1)=1\notin D_h$.

✘ La condition 1 n’est pas vérifiée (inutile d’étudier la condition 2).

[!] $h$ n’est ni paire ni impaire

Erreur fréquente

Soit $k(x)=x^2+x$.

Condition 1 : $D_k=\mathbb{R}$ est symétrique ✔.

Condition 2 : on teste avec $x=1$ :

$k(1)=1+1=2$

$k(-1)=1-1=0$

$k(-1)\neq k(1)$ et $k(-1)\neq-k(1)$ : ✘ condition 2 non vérifiée.

[!] Un contre-exemple suffit : $k$ n’est ni paire ni impaire

Variations d’une fonction

Définition

Soit $f$ une fonction numérique et $I$ un intervalle inclus dans $D_f$. Pour tous $a$ et $b$ de $I$ :

  • $f$ croissante sur $I$ : si $a<b$ alors $f(a)\leq f(b)$ ;
  • $f$ strictement croissante sur $I$ : si $a<b$ alors $f(a)<f(b)$ ;
  • $f$ décroissante sur $I$ : si $a<b$ alors $f(a)\geq f(b)$ ;
  • $f$ strictement décroissante sur $I$ : si $a<b$ alors $f(a)>f(b)$ ;
  • $f$ constante sur $I$ : $f(a)=f(b)$.

Propriété Taux de variation

Pour $a\neq b$ dans $I$, le taux de variation de $f$ entre $a$ et $b$ est :

$T=\dfrac{f(a)-f(b)}{a-b}$

  • si $T>0$ pour tous $a\neq b$ de $I$ : $f$ est strictement croissante sur $I$ ;
  • si $T<0$ pour tous $a\neq b$ de $I$ : $f$ est strictement décroissante sur $I$ ;
  • si $T=0$ : $f$ est constante sur $I$.

Méthode Étudier les variations avec le taux

1. On calcule $f(a)-f(b)$ et on **factorise par $a-b$**.

2. On simplifie $T=\dfrac{f(a)-f(b)}{a-b}$.

3. On étudie le **signe de $T$** sur chaque intervalle et on conclut.

Exemple $f(x)=x^2$

Pour $a\neq b$ :

$T=\dfrac{a^2-b^2}{a-b}$

$=\dfrac{(a-b)(a+b)}{a-b}$

$=a+b$

  • Sur $[0;+\infty[$ : $a\geq0$ et $b\geq0$ (non tous deux nuls), donc $T=a+b>0$ : $f$ est strictement croissante.
  • Sur $]-\infty;0]$ : $T=a+b<0$ : $f$ est strictement décroissante.

Exemple $g(x)=\dfrac{1}{x}$

Pour $a\neq b$ non nuls :

$g(a)-g(b)=\dfrac{1}{a}-\dfrac{1}{b}=\dfrac{b-a}{ab}$

$T=\dfrac{b-a}{ab(a-b)}=-\dfrac{1}{ab}$

Sur $]0;+\infty[$ (et sur $]-\infty;0[$), $a$ et $b$ ont le même signe : $ab>0$, donc $T<0$.

$g$ est strictement décroissante sur $]-\infty;0[$ et sur $]0;+\infty[$

Remarque Parité et variations

  • $f$ paire : les variations sur $]-\infty;0]$ sont inversées par rapport à $[0;+\infty[$ (exemple : $x^2$).
  • $f$ impaire : $f$ a le même sens de variation sur $[0;+\infty[$ et sur $]-\infty;0]$ (exemple : $x^3$).

Propriété Monotonie de $\lambda f$ et de $f+\lambda$

Soit $f$ une fonction monotone sur un intervalle $I$ et $\lambda$ un réel non nul.

  • $f+\lambda$ a le même sens de variation que $f$ sur $I$ ;
  • si $\lambda>0$ : $\lambda f$ a le même sens de variation que $f$ ;
  • si $\lambda<0$ : $\lambda f$ a le sens de variation contraire de celui de $f$.

>> Justification : $T_{\lambda f}(a;b)=\lambda\,T_f(a;b)$ et $T_{f+\lambda}(a;b)=T_f(a;b)$.

Exemple : $x\mapsto\dfrac{1}{x}$ est décroissante sur $]0;+\infty[$, donc $x\mapsto-\dfrac{3}{x}$ est croissante sur $]0;+\infty[$ ($\lambda=-3<0$)

Fonction majorée, minorée, bornée

Définition

Soit $f$ une fonction et $I$ un intervalle inclus dans $D_f$.

  • $f$ est majorée sur $I$ s’il existe un réel $M$ tel que : $(\forall x\in I)$ $f(x)\leq M$.
  • $f$ est minorée sur $I$ s’il existe un réel $m$ tel que : $(\forall x\in I)$ $f(x)\geq m$.
  • $f$ est bornée sur $I$ si elle est majorée et minorée : $(\forall x\in I)$ $m\leq f(x)\leq M$.

Remarque

  • $f$ est bornée sur $I$ $\iff$ il existe $k>0$ tel que $(\forall x\in I)$ $|f(x)|\leq k$.
  • Géométriquement : $f$ majorée par $M$ $\iff$ $(C_f)$ est au-dessous de la droite $y=M$ ; minorée par $m$ $\iff$ $(C_f)$ est au-dessus de $y=m$.

Exemple Fonction minorée

$f(x)=x^2+2x+3$. On utilise la forme canonique :

$f(x)=(x+1)^2+2$

Comme $(x+1)^2\geq0$ : $f(x)\geq2$ pour tout $x$.

$f$ est minorée par $2$ sur $\mathbb{R}$

Exemple Fonction bornée

$g(x)=\dfrac{1}{x^2+1}$. Pour tout $x$ : $x^2+1\geq1>0$, donc en passant à l’inverse :

$0<\dfrac{1}{x^2+1}\leq1$

$g$ est bornée sur $\mathbb{R}$ : $0<g(x)\leq1$

Définition Extremums

  • $f(a)$ est la valeur maximale de $f$ sur $I$ si $a\in I$ et $(\forall x\in I)$ $f(x)\leq f(a)$.
  • $f(b)$ est la valeur minimale de $f$ sur $I$ si $b\in I$ et $(\forall x\in I)$ $f(x)\geq f(b)$.

>> Exemple : $g(0)=1$ et $g(x)\leq1$ : $1$ est la valeur maximale de $g$ (atteinte en $0$).

  • $f(a)$ est une valeur maximale relative (locale) de $f$ s’il existe un intervalle ouvert $J$ contenant $a$ tel que $(\forall x\in J\cap D_f)$ $f(x)\leq f(a)$ ; de même pour une valeur minimale relative.
  • Les valeurs maximales et minimales s’appellent les extremums de $f$.

Erreur fréquente

Un majorant n’est pas toujours un maximum : $\dfrac{x^2}{x^2+1}<1$ pour tout $x$, mais la valeur $1$ n’est jamais atteinte : $1$ est un majorant, pas une valeur maximale.

Application

Montrer que $h(x)=\dfrac{2x}{x^2+1}$ est bornée par $-1$ et $1$ sur $\mathbb{R}$.

Réponse

>> On étudie le signe de $h(x)-1$ et de $h(x)+1$.

$h(x)-1=\dfrac{2x-x^2-1}{x^2+1}=\dfrac{-(x-1)^2}{x^2+1}\leq0$

$h(x)+1=\dfrac{2x+x^2+1}{x^2+1}=\dfrac{(x+1)^2}{x^2+1}\geq0$

$-1\leq h(x)\leq1$ ; de plus $h(1)=1$ et $h(-1)=-1$ : ce sont le maximum et le minimum

Comparaison de deux fonctions

Définition

Soient $f$ et $g$ deux fonctions définies sur un intervalle $I$.

  • $f=g$ sur $I$ : $(\forall x\in I)$ $f(x)=g(x)$ ;
  • $f\leq g$ sur $I$ : $(\forall x\in I)$ $f(x)\leq g(x)$ ;
  • $f$ positive sur $I$ : $(\forall x\in I)$ $f(x)\geq0$ ;
  • $f$ négative sur $I$ : $(\forall x\in I)$ $f(x)\leq0$.

Propriété Interprétation géométrique

  • $f\leq g$ sur $I$ $\iff$ $(C_f)$ est au-dessous de $(C_g)$ sur $I$.
  • $f\geq0$ sur $I$ $\iff$ $(C_f)$ est au-dessus de l’axe des abscisses sur $I$.

Méthode Comparer $f$ et $g$

1. On calcule $f(x)-g(x)$ et on le factorise.

2. On étudie son signe (tableau de signes).

3. $f(x)-g(x)\leq0$ $\iff$ $f(x)\leq g(x)$.

Exemple

$f(x)=x^2$ et $g(x)=x$ sur $[0;1]$ :

$f(x)-g(x)=x^2-x=x(x-1)$

Pour $x\in[0;1]$ : $x\geq0$ et $x-1\leq0$, donc $x(x-1)\leq0$.

$f\leq g$ sur $[0;1]$ : $(C_f)$ est au-dessous de $(C_g)$

Éléments de symétrie d’une courbe

Propriété Axe de symétrie

La droite d’équation $x=a$ est un axe de symétrie de $(C_f)$ si les deux conditions sont vérifiées :

1. $(\forall x\in D_f)$ : $2a-x\in D_f$ ;

2. $(\forall x\in D_f)$ : $f(2a-x)=f(x)$.

Exemple

$f(x)=x^2-4x+3$ ; montrons que $x=2$ est un axe de symétrie ($a=2$, $2a-x=4-x$).

Condition 1 : $(\forall x\in D_f)\ 4-x\in D_f$ ?

$f$ est un polynôme, donc $D_f=\mathbb{R}$ ; si $x\in\mathbb{R}$, alors $4-x\in\mathbb{R}$.

✔ La condition 1 est vérifiée.

Condition 2 : $(\forall x\in D_f)\ f(4-x)=f(x)$ ?

$f(4-x)=(4-x)^2-4(4-x)+3$

$=16-8x+x^2-16+4x+3$

$=x^2-4x+3$

$=f(x)$

✔ La condition 2 est vérifiée.

Les deux conditions sont vérifiées : la droite $x=2$ est un axe de symétrie de $(C_f)$

Propriété Centre de symétrie

Le point $\Omega(a;b)$ est un centre de symétrie de $(C_f)$ si les deux conditions sont vérifiées :

1. $(\forall x\in D_f)$ : $2a-x\in D_f$ ;

2. $(\forall x\in D_f)$ : $f(2a-x)+f(x)=2b$.

Exemple

$f(x)=\dfrac{x+1}{x-1}$ ; montrons que $\Omega(1;1)$ est un centre de symétrie ($a=1$, $b=1$, $2a-x=2-x$).

Condition 1 : $(\forall x\in D_f)\ 2-x\in D_f$ ?

$D_f=\mathbb{R}-\{1\}$. Soit $x\in D_f$ :

$x\neq1\iff-x\neq-1$

$\iff2-x\neq1$

donc $2-x\in D_f$.

✔ La condition 1 est vérifiée.

Condition 2 : $(\forall x\in D_f)\ f(2-x)+f(x)=2\times1$ ?

$f(2-x)=\dfrac{(2-x)+1}{(2-x)-1}=\dfrac{3-x}{1-x}=\dfrac{x-3}{x-1}$

$f(2-x)+f(x)=\dfrac{x-3}{x-1}+\dfrac{x+1}{x-1}$

$=\dfrac{2x-2}{x-1}$

$=\dfrac{2(x-1)}{x-1}$

$=2$

✔ La condition 2 est vérifiée.

Les deux conditions sont vérifiées : $\Omega(1;1)$ est un centre de symétrie de $(C_f)$

Remarque

>> Un axe de symétrie (ou un centre) permet d’étudier $f$ sur une moitié de $D_f$ seulement.

Fonction périodique

Définition

Soient $f$ une fonction numérique et $T>0$. La fonction $f$ est **périodique de période $T$ si les deux conditions** sont vérifiées :

1. $(\forall x\in D_f)$ : $x+T\in D_f$ et $x-T\in D_f$ ;

2. $(\forall x\in D_f)$ : $f(x+T)=f(x)$.

>> Le plus petit $T>0$ qui vérifie ces conditions s’appelle la période de $f$.

Exemple Fonctions trigonométriques

  • $\cos$ et $\sin$ sont périodiques de période $2\pi$ : $\cos(x+2\pi)=\cos x$ ; $\sin(x+2\pi)=\sin x$.
  • $\tan$ est périodique de période $\pi$ : $\tan(x+\pi)=\tan x$.

Exemple $f(x)=\sin(2x)$

Condition 1 : $(\forall x\in D_f)\ x+\pi\in D_f$ et $x-\pi\in D_f$ ?

$D_f=\mathbb{R}$ ; si $x\in\mathbb{R}$, alors $x+\pi\in\mathbb{R}$ et $x-\pi\in\mathbb{R}$.

✔ La condition 1 est vérifiée.

Condition 2 : $(\forall x\in D_f)\ f(x+\pi)=f(x)$ ?

$f(x+\pi)=\sin\left(2(x+\pi)\right)$

$=\sin(2x+2\pi)$

$=\sin(2x)$

$=f(x)$

✔ La condition 2 est vérifiée.

Les deux conditions sont vérifiées : $f$ est périodique de période $\pi$

Lecture graphique : la courbe se répète à l’identique sur chaque intervalle de longueur $\pi$ ; $A$ et $B$ ont la même ordonnée et $x_B=x_A+\pi$.

Propriété

Pour $a\neq0$ : $x\mapsto\cos(ax+b)$ et $x\mapsto\sin(ax+b)$ sont périodiques de période $\dfrac{2\pi}{|a|}$.

>> On étudie une fonction périodique sur **un intervalle de longueur $T$**, puis on reproduit la courbe.

Fonctions usuelles

Rappel : fonction trinôme $f(x)=ax^2+bx+c$ ($a\neq0$)

Propriété

  • Forme canonique : $f(x)=a(x-\alpha)^2+\beta$ avec $\alpha=-\dfrac{b}{2a}$ et $\beta=f(\alpha)$.
  • $(C_f)$ est une parabole de sommet $S(\alpha;\beta)$ et d’axe de symétrie $x=\alpha$.
  • $a>0$ : décroissante puis croissante (minimum $\beta$) ; $a<0$ : croissante puis décroissante (maximum $\beta$).

Exemple

$f(x)=x^2-4x+3$ : $\alpha=-\dfrac{-4}{2}=2$ et $\beta=f(2)=-1$, donc $f(x)=(x-2)^2-1$ : parabole de sommet $S(2;-1)$ (figure du IV).

Rappel : fonction homographique $f(x)=\dfrac{ax+b}{cx+d}$ ($c\neq0$, $ad-bc\neq0$)

Propriété

  • $D_f=\left\{x\in\mathbb{R}\ /\ cx+d\neq0\right\}=\mathbb{R}-\left\{-\dfrac{d}{c}\right\}$.
  • On calcule le déterminant $\Delta=\begin{vmatrix}a&b\\c&d\end{vmatrix}=ad-bc$ :
  • si $\Delta>0$ : $f$ est strictement croissante sur $\left]-\infty;-\dfrac{d}{c}\right[$ et sur $\left]-\dfrac{d}{c};+\infty\right[$ ;
  • si $\Delta<0$ : $f$ est strictement décroissante sur chacun de ces deux intervalles.
  • $(C_f)$ est une hyperbole de centre $\Omega\left(-\dfrac{d}{c};\dfrac{a}{c}\right)$, d’asymptotes $x=-\dfrac{d}{c}$ et $y=\dfrac{a}{c}$.

Exemple

Soit $f(x)=\dfrac{x+1}{x-1}$ : $a=1$, $b=1$, $c=1$, $d=-1$.

$x\in D_f\iff x-1\neq0$

$\iff x\neq1$

$D_f=\mathbb{R}-\{1\}$

$\Delta=\begin{vmatrix}1&1\\1&-1\end{vmatrix}=1\times(-1)-1\times1$

$=-2$

$\Delta<0$ :

$f$ est strictement décroissante sur $]-\infty;1[$ et sur $]1;+\infty[$

Centre $\Omega(1;1)$, asymptotes $x=1$ et $y=1$ (figure du IV).

La fonction $x\mapsto ax^3$ ($a\neq0$)

Propriété

  • $D_f=\mathbb{R}$ et $f$ est impaire : $(C_f)$ est symétrique par rapport à l’origine.
  • $a>0$ : $f$ est strictement croissante sur $\mathbb{R}$ ; $a<0$ : strictement décroissante.

>> Justification ($a>0$) : $T=\dfrac{a(u^3-v^3)}{u-v}=a(u^2+uv+v^2)>0$ pour $u\neq v$.

Exemple Étude complète de $f(x)=-\dfrac{1}{2}x^3$

1. Ensemble de définition : $f$ est un polynôme.

$D_f=\mathbb{R}$

2. Parité — Condition 1 : $D_f=\mathbb{R}$ ; si $x\in\mathbb{R}$, alors $-x\in\mathbb{R}$ ✔.

Condition 2 :

$f(-x)=-\dfrac{1}{2}(-x)^3$

$=-\dfrac{1}{2}\left(-x^3\right)$

$=\dfrac{1}{2}x^3=-f(x)$ ✔

$f$ est impaire : $(C_f)$ est symétrique par rapport à l’origine $O$

3. Variations (taux de variation) — pour $u\neq v$ :

$T=\dfrac{f(u)-f(v)}{u-v}=\dfrac{-\frac{1}{2}\left(u^3-v^3\right)}{u-v}$

$=\dfrac{-\frac{1}{2}(u-v)\left(u^2+uv+v^2\right)}{u-v}$

$=-\dfrac{1}{2}\left(u^2+uv+v^2\right)$

Or $u^2+uv+v^2=\left(u+\dfrac{v}{2}\right)^2+\dfrac{3}{4}v^2>0$ (car $u$ et $v$ ne sont pas tous deux nuls), donc $T<0$ :

$f$ est strictement décroissante sur $\mathbb{R}$ (car $a=-\dfrac{1}{2}<0$)

4. Tableau de valeurs (on utilise l’imparité : $f(-x)=-f(x)$) :

| $x$ | $-2$ | $-1$ | $0$ | $1$ | $2$ |

| $f(x)$ | $4$ | $\dfrac{1}{2}$ | $0$ | $-\dfrac{1}{2}$ | $-4$ |

5. Courbe : on place les points, on vérifie la symétrie par rapport à $O$ ($A$ et $B$ sont symétriques) et la décroissance.

La fonction $x\mapsto\sqrt{x+a}$

Propriété

  • $D_f=\{x\in\mathbb{R}\ /\ x+a\geq0\}=[-a;+\infty[$.
  • $f$ est strictement croissante sur $[-a;+\infty[$ et $f(-a)=0$ : minimum $0$.
  • $(C_f)$ est une demi-parabole d’origine $A(-a;0)$ (même forme que la courbe de $\sqrt{x}$, décalée).

>> Justification : pour $-a\leq u<v$ : $u+a<v+a$ et la racine carrée est strictement croissante, donc $\sqrt{u+a}<\sqrt{v+a}$.

Exemple $f(x)=\sqrt{x+2}$

$x\in D_f\iff x+2\geq0$

$\iff x\geq-2$

$D_f=[-2;+\infty[$

| $x$ | $-2$ | $-1$ | $2$ | $7$ |

| $f(x)$ | $0$ | $1$ | $2$ | $3$ |

Composée de deux fonctions

Définition

Soient $f$ définie sur $I$ et $g$ définie sur $J$ avec $(\forall x\in I)$ $f(x)\in J$. La composée $g\circ f$ est définie sur $I$ par :

$(g\circ f)(x)=g\left(f(x)\right)$

Propriété Monotonie d’une composée

  • $f$ et $g$ de même sens de variation ⇒ $g\circ f$ est croissante ;
  • $f$ et $g$ de sens contraires ⇒ $g\circ f$ est décroissante.

Exemple

$h(x)=\sqrt{x^2+1}$ sur $[0;+\infty[$ : $h=g\circ f$ avec $f(x)=x^2+1$ (croissante sur $[0;+\infty[$, à valeurs dans $[1;+\infty[$) et $g(x)=\sqrt{x}$ (croissante sur $[1;+\infty[$).

Même sens : $h$ est croissante sur $[0;+\infty[$

À retenir

  • $D_f$ d’abord : polynôme ⇒ $\mathbb{R}$ ; quotient ⇒ dénominateur $\neq0$ ; racine ⇒ $\geq0$.
  • Parité, axe, centre, période : deux conditions à vérifier, chacune avec justification.
  • Variations : signe du taux $T=\dfrac{f(a)-f(b)}{a-b}$.

النسخة العربية

تذكير

مجموعة التعريف

تعريف

لتكن $f$ دالة عددية.

مجموعة تعريف الدالة $f$، ونرمز لها بـ $D_f$، هي مجموعة الأعداد الحقيقية $x$ التي من أجلها يكون $f(x)$ موجوداً (قابلاً للحساب).

طريقة تحديد $D_f$

  • دالة حدودية : معرفة من أجل كل عدد حقيقي، إذن $D_f=\mathbb{R}$.
  • خارج $\dfrac{A(x)}{B(x)}$ : يجب $B(x)\neq0$.
  • جذر $\sqrt{A(x)}$ : يجب $A(x)\geq0$.
  • جذر في المقام $\dfrac{1}{\sqrt{A(x)}}$ : يجب $A(x)>0$.

>> نكتب $D_f=\{x\in\mathbb{R}\ /\ \ldots\}$، ثم نحل الشرط تكافؤاً بعد تكافؤ.

مثال دالة حدودية

$f(x)=x^3-2x^2+5$ : $f$ دالة حدودية.

$D_f=\mathbb{R}$

مثال دالة جذرية

$g(x)=\dfrac{2x+1}{x^2-4}$ : خارج، يجب أن يكون المقام غير منعدم.

$D_g=\{x\in\mathbb{R}\ /\ x^2-4\neq0\}$

$x\in D_g\iff x^2-4\neq0$

$\iff x^2\neq4$

$\iff x\neq2$ و $x\neq-2$

$D_g=\mathbb{R}-\{-2;2\}$

مثال دالة بجذر

$h(x)=\sqrt{6-2x}$ : ما تحت الجذر يجب أن يكون موجباً.

$D_h=\{x\in\mathbb{R}\ /\ 6-2x\geq0\}$

$x\in D_h\iff6-2x\geq0$

$\iff-2x\geq-6$

$\iff x\leq3$ (نقسم على $-2<0$ : المنحى يتغير)

$D_h=]-\infty;3]$

الزوجية

تعريف دالة زوجية

لتكن $f$ دالة عددية مجموعة تعريفها $D_f$.

$f$ زوجية إذا تحقق الشرطان :

1. $(\forall x\in D_f)$ : $-x\in D_f$ ($D_f$ متماثلة بالنسبة لـ $0$) ؛

2. $(\forall x\in D_f)$ : $f(-x)=f(x)$.

تعريف دالة فردية

لتكن $f$ دالة عددية مجموعة تعريفها $D_f$.

$f$ فردية إذا تحقق الشرطان :

1. $(\forall x\in D_f)$ : $-x\in D_f$ ؛

2. $(\forall x\in D_f)$ : $f(-x)=-f(x)$.

خاصية التأويل الهندسي

  • $f$ زوجية $\iff$ $(C_f)$ متماثل بالنسبة لمحور الأراتيب : $M(x;f(x))$ و $M'(-x;f(x))$ على المنحنى.
  • $f$ فردية $\iff$ $(C_f)$ متماثل بالنسبة لأصل المعلم $O$ : $M(x;f(x))$ و $M'(-x;-f(x))$ على المنحنى.

>> إذن ندرس الدالة الزوجية أو الفردية على $D_f\cap[0;+\infty[$، ثم نُتمّم بالتماثل.

طريقة دراسة الزوجية

1. نتحقق من الشرط 1 : هل $D_f$ متماثلة بالنسبة لـ $0$ ؟ إذا لم تكن، فإن $f$ ليست زوجية ولا فردية.

2. نحسب $f(-x)$ سطراً بعد سطر، ونقارنه بـ $f(x)$ و $-f(x)$.

مثال دالة زوجية

لتكن $f(x)=x^2-1$.

الشرط 1 : $(\forall x\in D_f)\ -x\in D_f$ ؟

$f$ حدودية، إذن $D_f=\mathbb{R}$ ؛ إذا كان $x\in\mathbb{R}$ فإن $-x\in\mathbb{R}$.

✔ الشرط 1 محقق.

الشرط 2 : $(\forall x\in D_f)\ f(-x)=f(x)$ ؟

$f(-x)=(-x)^2-1$

$=x^2-1$

$=f(x)$

✔ الشرط 2 محقق.

الشرطان محققان : $f$ زوجية

مثال دالة فردية

لتكن $g(x)=x^3-x$.

الشرط 1 : $(\forall x\in D_g)\ -x\in D_g$ ؟

$g$ حدودية، إذن $D_g=\mathbb{R}$ ؛ إذا كان $x\in\mathbb{R}$ فإن $-x\in\mathbb{R}$.

✔ الشرط 1 محقق.

الشرط 2 : $(\forall x\in D_g)\ g(-x)=-g(x)$ ؟

$g(-x)=(-x)^3-(-x)$

$=-x^3+x$

$=-\left(x^3-x\right)$

$=-g(x)$

✔ الشرط 2 محقق.

الشرطان محققان : $g$ فردية

مثال ليست زوجية ولا فردية

لتكن $h(x)=\dfrac{x}{x-1}$ ؛ لدينا $D_h=\mathbb{R}-\{1\}$.

الشرط 1 : $(\forall x\in D_h)\ -x\in D_h$ ؟

$-1\in D_h$ لكن $-(-1)=1\notin D_h$.

✘ الشرط 1 غير محقق (لا داعي لدراسة الشرط 2).

[!] $h$ ليست زوجية ولا فردية

خطأ شائع

لتكن $k(x)=x^2+x$.

الشرط 1 : $D_k=\mathbb{R}$ متماثلة ✔.

الشرط 2 : نختبر بـ $x=1$ :

$k(1)=1+1=2$

$k(-1)=1-1=0$

$k(-1)\neq k(1)$ و $k(-1)\neq-k(1)$ : ✘ الشرط 2 غير محقق.

[!] مثال مضاد يكفي : $k$ ليست زوجية ولا فردية

تغيرات دالة

تعريف

لتكن $f$ دالة عددية و $I$ مجالاً ضمن $D_f$. لكل $a$ و $b$ من $I$ :

  • $f$ تزايدية على $I$ : إذا كان $a<b$ فإن $f(a)\leq f(b)$ ؛
  • $f$ تزايدية قطعاً على $I$ : إذا كان $a<b$ فإن $f(a)<f(b)$ ؛
  • $f$ تناقصية على $I$ : إذا كان $a<b$ فإن $f(a)\geq f(b)$ ؛
  • $f$ تناقصية قطعاً على $I$ : إذا كان $a<b$ فإن $f(a)>f(b)$ ؛
  • $f$ ثابتة على $I$ : $f(a)=f(b)$.

خاصية معدل التغير

من أجل $a\neq b$ من $I$، معدل تغير $f$ بين $a$ و $b$ هو :

$T=\dfrac{f(a)-f(b)}{a-b}$

  • إذا كان $T>0$ لكل $a\neq b$ من $I$ : $f$ تزايدية قطعاً على $I$ ؛
  • إذا كان $T<0$ لكل $a\neq b$ من $I$ : $f$ تناقصية قطعاً على $I$ ؛
  • إذا كان $T=0$ : $f$ ثابتة على $I$.

طريقة دراسة التغيرات بمعدل التغير

1. نحسب $f(a)-f(b)$ و**نعمّل بـ $a-b$**.

2. نبسّط $T=\dfrac{f(a)-f(b)}{a-b}$.

3. ندرس **إشارة $T$** على كل مجال ونستنتج.

مثال $f(x)=x^2$

من أجل $a\neq b$ :

$T=\dfrac{a^2-b^2}{a-b}$

$=\dfrac{(a-b)(a+b)}{a-b}$

$=a+b$

  • على $[0;+\infty[$ : $a\geq0$ و $b\geq0$ (ليسا منعدمين معاً)، إذن $T=a+b>0$ : $f$ تزايدية قطعاً.
  • على $]-\infty;0]$ : $T=a+b<0$ : $f$ تناقصية قطعاً.

مثال $g(x)=\dfrac{1}{x}$

من أجل $a\neq b$ غير منعدمين :

$g(a)-g(b)=\dfrac{1}{a}-\dfrac{1}{b}=\dfrac{b-a}{ab}$

$T=\dfrac{b-a}{ab(a-b)}=-\dfrac{1}{ab}$

على $]0;+\infty[$ (وعلى $]-\infty;0[$)، $a$ و $b$ لهما نفس الإشارة : $ab>0$، إذن $T<0$.

$g$ تناقصية قطعاً على $]-\infty;0[$ وعلى $]0;+\infty[$

ملاحظة الزوجية والتغيرات

  • $f$ زوجية : التغيرات على $]-\infty;0]$ معكوسة بالنسبة لـ $[0;+\infty[$ (مثال : $x^2$).
  • $f$ فردية : لـ $f$ نفس منحى التغير على $[0;+\infty[$ وعلى $]-\infty;0]$ (مثال : $x^3$).

خاصية رتابة الدالتين $\lambda f$ و $f+\lambda$

لتكن $f$ دالة رتيبة على مجال $I$ و $\lambda$ عدداً حقيقياً غير منعدم.

  • $f+\lambda$ لها نفس منحى تغيرات $f$ على $I$ ؛
  • إذا كان $\lambda>0$ : $\lambda f$ لها نفس منحى تغيرات $f$ ؛
  • إذا كان $\lambda<0$ : $\lambda f$ لها منحى تغيرات معاكس لمنحى $f$.

>> التعليل : $T_{\lambda f}(a;b)=\lambda\,T_f(a;b)$ و $T_{f+\lambda}(a;b)=T_f(a;b)$.

مثال : $x\mapsto\dfrac{1}{x}$ تناقصية على $]0;+\infty[$، إذن $x\mapsto-\dfrac{3}{x}$ تزايدية على $]0;+\infty[$ ($\lambda=-3<0$)

الدالة المكبورة والمصغورة والمحدودة

تعريف

لتكن $f$ دالة و $I$ مجالاً ضمن $D_f$.

  • $f$ مكبورة على $I$ إذا وُجد عدد حقيقي $M$ بحيث : $(\forall x\in I)$ $f(x)\leq M$.
  • $f$ مصغورة على $I$ إذا وُجد عدد حقيقي $m$ بحيث : $(\forall x\in I)$ $f(x)\geq m$.
  • $f$ محدودة على $I$ إذا كانت مكبورة ومصغورة : $(\forall x\in I)$ $m\leq f(x)\leq M$.

ملاحظة

  • $f$ محدودة على $I$ $\iff$ يوجد $k>0$ بحيث $(\forall x\in I)$ $|f(x)|\leq k$.
  • هندسياً : $f$ مكبورة بـ $M$ $\iff$ $(C_f)$ تحت المستقيم $y=M$ ؛ مصغورة بـ $m$ $\iff$ $(C_f)$ فوق $y=m$.

مثال دالة مصغورة

$f(x)=x^2+2x+3$. نستعمل الشكل النموذجي :

$f(x)=(x+1)^2+2$

بما أن $(x+1)^2\geq0$ : $f(x)\geq2$ لكل $x$.

$f$ مصغورة بـ $2$ على $\mathbb{R}$

مثال دالة محدودة

$g(x)=\dfrac{1}{x^2+1}$. لكل $x$ : $x^2+1\geq1>0$، وبالمرور إلى المقلوب :

$0<\dfrac{1}{x^2+1}\leq1$

$g$ محدودة على $\mathbb{R}$ : $0<g(x)\leq1$

تعريف المطاريف

  • $f(a)$ هي القيمة القصوى لـ $f$ على $I$ إذا كان $a\in I$ و $(\forall x\in I)$ $f(x)\leq f(a)$.
  • $f(b)$ هي القيمة الدنيا لـ $f$ على $I$ إذا كان $b\in I$ و $(\forall x\in I)$ $f(x)\geq f(b)$.

>> مثال : $g(0)=1$ و $g(x)\leq1$ : العدد $1$ هو القيمة القصوى لـ $g$ (تُدرك في $0$).

  • $f(a)$ قيمة قصوى نسبية للدالة $f$ إذا وجد مجال مفتوح $J$ يحتوي على $a$ بحيث $(\forall x\in J\cap D_f)$ $f(x)\leq f(a)$ ؛ ونفس الشيء بالنسبة للقيمة الدنيا النسبية.
  • القيم القصوى والدنيا تسمى مطاريف الدالة $f$.

خطأ شائع

المكبور ليس دائماً قيمة قصوى : $\dfrac{x^2}{x^2+1}<1$ لكل $x$، لكن القيمة $1$ لا تُدرك أبداً : $1$ مكبور وليس قيمة قصوى.

تطبيق

بيّن أن $h(x)=\dfrac{2x}{x^2+1}$ محدودة بـ $-1$ و $1$ على $\mathbb{R}$.

جواب

>> ندرس إشارة $h(x)-1$ و $h(x)+1$.

$h(x)-1=\dfrac{2x-x^2-1}{x^2+1}=\dfrac{-(x-1)^2}{x^2+1}\leq0$

$h(x)+1=\dfrac{2x+x^2+1}{x^2+1}=\dfrac{(x+1)^2}{x^2+1}\geq0$

$-1\leq h(x)\leq1$ ؛ وأيضاً $h(1)=1$ و $h(-1)=-1$ : إنهما القيمة القصوى والقيمة الدنيا

مقارنة دالتين

تعريف

لتكن $f$ و $g$ دالتين معرفتين على مجال $I$.

  • $f=g$ على $I$ : $(\forall x\in I)$ $f(x)=g(x)$ ؛
  • $f\leq g$ على $I$ : $(\forall x\in I)$ $f(x)\leq g(x)$ ؛
  • $f$ موجبة على $I$ : $(\forall x\in I)$ $f(x)\geq0$ ؛
  • $f$ سالبة على $I$ : $(\forall x\in I)$ $f(x)\leq0$.

خاصية التأويل الهندسي

  • $f\leq g$ على $I$ $\iff$ $(C_f)$ تحت $(C_g)$ على $I$.
  • $f\geq0$ على $I$ $\iff$ $(C_f)$ فوق محور الأفاصيل على $I$.

طريقة مقارنة $f$ و $g$

1. نحسب $f(x)-g(x)$ ونعمّله.

2. ندرس إشارته (جدول الإشارة).

3. $f(x)-g(x)\leq0$ $\iff$ $f(x)\leq g(x)$.

مثال

$f(x)=x^2$ و $g(x)=x$ على $[0;1]$ :

$f(x)-g(x)=x^2-x=x(x-1)$

من أجل $x\in[0;1]$ : $x\geq0$ و $x-1\leq0$، إذن $x(x-1)\leq0$.

$f\leq g$ على $[0;1]$ : $(C_f)$ تحت $(C_g)$

عناصر تماثل منحنى

خاصية محور تماثل

المستقيم ذو المعادلة $x=a$ محور تماثل لـ $(C_f)$ إذا تحقق الشرطان :

1. $(\forall x\in D_f)$ : $2a-x\in D_f$ ؛

2. $(\forall x\in D_f)$ : $f(2a-x)=f(x)$.

مثال

$f(x)=x^2-4x+3$ ؛ لنبيّن أن $x=2$ محور تماثل ($a=2$، $2a-x=4-x$).

الشرط 1 : $(\forall x\in D_f)\ 4-x\in D_f$ ؟

$f$ حدودية، إذن $D_f=\mathbb{R}$ ؛ إذا كان $x\in\mathbb{R}$ فإن $4-x\in\mathbb{R}$.

✔ الشرط 1 محقق.

الشرط 2 : $(\forall x\in D_f)\ f(4-x)=f(x)$ ؟

$f(4-x)=(4-x)^2-4(4-x)+3$

$=16-8x+x^2-16+4x+3$

$=x^2-4x+3$

$=f(x)$

✔ الشرط 2 محقق.

الشرطان محققان : المستقيم $x=2$ محور تماثل لـ $(C_f)$

خاصية مركز تماثل

النقطة $\Omega(a;b)$ مركز تماثل لـ $(C_f)$ إذا تحقق الشرطان :

1. $(\forall x\in D_f)$ : $2a-x\in D_f$ ؛

2. $(\forall x\in D_f)$ : $f(2a-x)+f(x)=2b$.

مثال

$f(x)=\dfrac{x+1}{x-1}$ ؛ لنبيّن أن $\Omega(1;1)$ مركز تماثل ($a=1$، $b=1$، $2a-x=2-x$).

الشرط 1 : $(\forall x\in D_f)\ 2-x\in D_f$ ؟

$D_f=\mathbb{R}-\{1\}$. ليكن $x\in D_f$ :

$x\neq1\iff-x\neq-1$

$\iff2-x\neq1$

إذن $2-x\in D_f$.

✔ الشرط 1 محقق.

الشرط 2 : $(\forall x\in D_f)\ f(2-x)+f(x)=2\times1$ ؟

$f(2-x)=\dfrac{(2-x)+1}{(2-x)-1}=\dfrac{3-x}{1-x}=\dfrac{x-3}{x-1}$

$f(2-x)+f(x)=\dfrac{x-3}{x-1}+\dfrac{x+1}{x-1}$

$=\dfrac{2x-2}{x-1}$

$=\dfrac{2(x-1)}{x-1}$

$=2$

✔ الشرط 2 محقق.

الشرطان محققان : $\Omega(1;1)$ مركز تماثل لـ $(C_f)$

ملاحظة

>> محور التماثل (أو المركز) يسمح بدراسة $f$ على نصف $D_f$ فقط.

الدالة الدورية

تعريف

لتكن $f$ دالة عددية و $T>0$. الدالة $f$ **دورية ودورها $T$ إذا تحقق الشرطان** :

1. $(\forall x\in D_f)$ : $x+T\in D_f$ و $x-T\in D_f$ ؛

2. $(\forall x\in D_f)$ : $f(x+T)=f(x)$.

>> أصغر $T>0$ يحقق الشرطين يسمى دور $f$.

مثال الدوال المثلثية

  • $\cos$ و $\sin$ دوريتان ودورهما $2\pi$ : $\cos(x+2\pi)=\cos x$ ؛ $\sin(x+2\pi)=\sin x$.
  • $\tan$ دورية ودورها $\pi$ : $\tan(x+\pi)=\tan x$.

مثال $f(x)=\sin(2x)$

الشرط 1 : $(\forall x\in D_f)\ x+\pi\in D_f$ و $x-\pi\in D_f$ ؟

$D_f=\mathbb{R}$ ؛ إذا كان $x\in\mathbb{R}$ فإن $x+\pi\in\mathbb{R}$ و $x-\pi\in\mathbb{R}$.

✔ الشرط 1 محقق.

الشرط 2 : $(\forall x\in D_f)\ f(x+\pi)=f(x)$ ؟

$f(x+\pi)=\sin\left(2(x+\pi)\right)$

$=\sin(2x+2\pi)$

$=\sin(2x)$

$=f(x)$

✔ الشرط 2 محقق.

الشرطان محققان : $f$ دورية ودورها $\pi$

قراءة مبيانية : المنحنى يتكرر بنفس الشكل على كل مجال طوله $\pi$ ؛ $A$ و $B$ لهما نفس الأرتوب و $x_B=x_A+\pi$.

خاصية

من أجل $a\neq0$ : $x\mapsto\cos(ax+b)$ و $x\mapsto\sin(ax+b)$ دوريتان ودورهما $\dfrac{2\pi}{|a|}$.

>> ندرس الدالة الدورية على **مجال طوله $T$**، ثم نكرر المنحنى.

الدوال الاعتيادية

تذكير : الدالة ثلاثية الحدود $f(x)=ax^2+bx+c$ ($a\neq0$)

خاصية

  • الشكل النموذجي : $f(x)=a(x-\alpha)^2+\beta$ مع $\alpha=-\dfrac{b}{2a}$ و $\beta=f(\alpha)$.
  • $(C_f)$ شلجم رأسه $S(\alpha;\beta)$ ومحور تماثله $x=\alpha$.
  • $a>0$ : تناقصية ثم تزايدية (قيمة دنيا $\beta$) ؛ $a<0$ : تزايدية ثم تناقصية (قيمة قصوى $\beta$).

مثال

$f(x)=x^2-4x+3$ : $\alpha=-\dfrac{-4}{2}=2$ و $\beta=f(2)=-1$، إذن $f(x)=(x-2)^2-1$ : شلجم رأسه $S(2;-1)$ (شكل الفقرة IV).

تذكير : الدالة المتخاطة $f(x)=\dfrac{ax+b}{cx+d}$ ($c\neq0$، $ad-bc\neq0$)

خاصية

  • $D_f=\left\{x\in\mathbb{R}\ /\ cx+d\neq0\right\}=\mathbb{R}-\left\{-\dfrac{d}{c}\right\}$.
  • نحسب المحددة $\Delta=\begin{vmatrix}a&b\\c&d\end{vmatrix}=ad-bc$ :
  • إذا كان $\Delta>0$ : $f$ تزايدية قطعاً على $\left]-\infty;-\dfrac{d}{c}\right[$ وعلى $\left]-\dfrac{d}{c};+\infty\right[$ ؛
  • إذا كان $\Delta<0$ : $f$ تناقصية قطعاً على كل واحد من هذين المجالين.
  • $(C_f)$ هذلول مركزه $\Omega\left(-\dfrac{d}{c};\dfrac{a}{c}\right)$، ومقارباه $x=-\dfrac{d}{c}$ و $y=\dfrac{a}{c}$.

مثال

لتكن $f(x)=\dfrac{x+1}{x-1}$ : $a=1$، $b=1$، $c=1$، $d=-1$.

$x\in D_f\iff x-1\neq0$

$\iff x\neq1$

$D_f=\mathbb{R}-\{1\}$

$\Delta=\begin{vmatrix}1&1\\1&-1\end{vmatrix}=1\times(-1)-1\times1$

$=-2$

$\Delta<0$ :

$f$ تناقصية قطعاً على $]-\infty;1[$ وعلى $]1;+\infty[$

المركز $\Omega(1;1)$، والمقاربان $x=1$ و $y=1$ (شكل الفقرة IV).

الدالة $x\mapsto ax^3$ ($a\neq0$)

خاصية

  • $D_f=\mathbb{R}$ و $f$ فردية : $(C_f)$ متماثل بالنسبة لأصل المعلم.
  • $a>0$ : $f$ تزايدية قطعاً على $\mathbb{R}$ ؛ $a<0$ : تناقصية قطعاً.

>> التعليل ($a>0$) : $T=\dfrac{a(u^3-v^3)}{u-v}=a(u^2+uv+v^2)>0$ من أجل $u\neq v$.

مثال دراسة كاملة للدالة $f(x)=-\dfrac{1}{2}x^3$

1. مجموعة التعريف : $f$ حدودية.

$D_f=\mathbb{R}$

2. الزوجية — الشرط 1 : $D_f=\mathbb{R}$ ؛ إذا كان $x\in\mathbb{R}$ فإن $-x\in\mathbb{R}$ ✔.

الشرط 2 :

$f(-x)=-\dfrac{1}{2}(-x)^3$

$=-\dfrac{1}{2}\left(-x^3\right)$

$=\dfrac{1}{2}x^3=-f(x)$ ✔

$f$ فردية : $(C_f)$ متماثل بالنسبة لأصل المعلم $O$

3. التغيرات (معدل التغير) — من أجل $u\neq v$ :

$T=\dfrac{f(u)-f(v)}{u-v}=\dfrac{-\frac{1}{2}\left(u^3-v^3\right)}{u-v}$

$=\dfrac{-\frac{1}{2}(u-v)\left(u^2+uv+v^2\right)}{u-v}$

$=-\dfrac{1}{2}\left(u^2+uv+v^2\right)$

لكن $u^2+uv+v^2=\left(u+\dfrac{v}{2}\right)^2+\dfrac{3}{4}v^2>0$ (لأن $u$ و $v$ ليسا منعدمين معاً)، إذن $T<0$ :

$f$ تناقصية قطعاً على $\mathbb{R}$ (لأن $a=-\dfrac{1}{2}<0$)

4. جدول القيم (نستعمل الفردية : $f(-x)=-f(x)$) :

| $x$ | $-2$ | $-1$ | $0$ | $1$ | $2$ |

| $f(x)$ | $4$ | $\dfrac{1}{2}$ | $0$ | $-\dfrac{1}{2}$ | $-4$ |

5. المنحنى : نضع النقط، ونتحقق من التماثل بالنسبة لـ $O$ ($A$ و $B$ متماثلتان) ومن التناقص.

الدالة $x\mapsto\sqrt{x+a}$

خاصية

  • $D_f=\{x\in\mathbb{R}\ /\ x+a\geq0\}=[-a;+\infty[$.
  • $f$ تزايدية قطعاً على $[-a;+\infty[$ و $f(-a)=0$ : قيمة دنيا $0$.
  • $(C_f)$ نصف شلجم بدايته $A(-a;0)$ (نفس شكل منحنى $\sqrt{x}$، مُزاح).

>> التعليل : من أجل $-a\leq u<v$ : $u+a<v+a$ والجذر المربع تزايدي قطعاً، إذن $\sqrt{u+a}<\sqrt{v+a}$.

مثال $f(x)=\sqrt{x+2}$

$x\in D_f\iff x+2\geq0$

$\iff x\geq-2$

$D_f=[-2;+\infty[$

| $x$ | $-2$ | $-1$ | $2$ | $7$ |

| $f(x)$ | $0$ | $1$ | $2$ | $3$ |

مركب دالتين

تعريف

لتكن $f$ معرفة على $I$ و $g$ معرفة على $J$ مع $(\forall x\in I)$ $f(x)\in J$. المركب $g\circ f$ معرف على $I$ بـ :

$(g\circ f)(x)=g\left(f(x)\right)$

خاصية رتابة مركب

  • $f$ و $g$ لهما نفس المنحى ⇐ $g\circ f$ تزايدية ؛
  • $f$ و $g$ لهما منحيان متعاكسان ⇐ $g\circ f$ تناقصية.

مثال

$h(x)=\sqrt{x^2+1}$ على $[0;+\infty[$ : $h=g\circ f$ مع $f(x)=x^2+1$ (تزايدية على $[0;+\infty[$، وقيمها في $[1;+\infty[$) و $g(x)=\sqrt{x}$ (تزايدية على $[1;+\infty[$).

نفس المنحى : $h$ تزايدية على $[0;+\infty[$

للحفظ

  • $D_f$ أولاً : حدودية ⇐ $\mathbb{R}$ ؛ خارج ⇐ مقام $\neq0$ ؛ جذر ⇐ $\geq0$.
  • الزوجية، المحور، المركز، الدور : شرطان نتحقق منهما، كل واحد مع التعليل.
  • التغيرات : إشارة المعدل $T=\dfrac{f(a)-f(b)}{a-b}$.

فنفس الدرس

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