ملخص Étude d'une fonction numérique — الثانية باك علوم فيزيائية

ملخص «Étude d'une fonction numérique» لتلاميذ الثانية باك علوم فيزيائية بالفرنسية والعربية: Asymptotes - Branches paraboliques - Concavité - Points d'inflexion - Symétries - Plan d'étude - Résolution graphique. Résumé Étude d'une fonction numérique — 2ème année Bac sciences physiques.

📖 حل فـ MathsClick (الورقة بخط اليد، بالعربية والفرنسية)

Asymptotes

Propriété Les trois asymptotes

  • $\lim\limits_{x\to a^\pm}f(x)=\pm\infty$ ⇒ la droite $x=a$ est une asymptote verticale.
  • $\lim\limits_{x\to\pm\infty}f(x)=b$ ⇒ la droite $y=b$ est une asymptote horizontale.

$\lim\limits_{x\to\pm\infty}[f(x)-(ax+b)]=0$ ⇒ $y=ax+b$ est une asymptote oblique

Méthode Chercher une asymptote oblique

  • Si $\lim\limits_{x\to\pm\infty}f(x)=\pm\infty$ : on calcule $a=\lim\limits_{x\to\pm\infty}\dfrac{f(x)}{x}$.
  • Si $a\in\mathbb{R}^*$ : on calcule $b=\lim\limits_{x\to\pm\infty}[f(x)-ax]$ ; si $b\in\mathbb{R}$ : asymptote $y=ax+b$.
  • Position relative : signe de $f(x)-(ax+b)$ ; positif ⇒ $(C_f)$ au-dessus.

Branches paraboliques

Formules Si $\lim\limits_{x\to\pm\infty}f(x)=\pm\infty$

| $\lim\dfrac{f(x)}{x}$ | $\lim[f(x)-ax]$ | Conclusion |

| $\pm\infty$ | — | branche parabolique de direction l'axe des ordonnées |

| $0$ | — | branche parabolique de direction l'axe des abscisses |

| $a\in\mathbb{R}^*$ | $b\in\mathbb{R}$ | asymptote oblique $y=ax+b$ |

| $a\in\mathbb{R}^*$ | $\pm\infty$ | branche parabolique de direction $y=ax$ |

Concavité et points d'inflexion

Propriété Dérivée seconde

  • $f''\geq0$ sur $I$ ⇒ $(C_f)$ convexe (au-dessus de ses tangentes).
  • $f''\leq0$ sur $I$ ⇒ $(C_f)$ concave (en dessous de ses tangentes).

Si $f''$ s'annule et change de signe en $a$ ⇒ $A(a;f(a))$ est un point d'inflexion

  • $f'$ s'annule en $a$ sans changer de signe ⇒ point d'inflexion à tangente horizontale.

Symétries et périodicité

Formules Conditions

  • Axe de symétrie $x=a$ : $(\forall x\in D_f)\ 2a-x\in D_f$ et $f(2a-x)=f(x)$.
  • Centre de symétrie $\Omega(a;b)$ : $(\forall x\in D_f)\ 2a-x\in D_f$ et $f(2a-x)+f(x)=2b$.
  • Période $T>0$ : $(\forall x\in D_f)\ x\pm T\in D_f$ et $f(x+T)=f(x)$.

Ces propriétés réduisent le domaine d'étude

Plan d'étude d'une fonction

Méthode Les cinq étapes

1. Ensemble de définition ; parité, périodicité (réduction du domaine).

2. Limites aux bornes ; continuité ; branches infinies.

3. Dérivabilité (et pourquoi), $f'(x)$, $f'(x)=0$, signe, tableau de variations.

4. Dérivée seconde : concavité, points d'inflexion.

5. Points particuliers, tangentes utiles, puis tracé.

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

  • Asymptotes : $x=1$ et $y=x$ ; $f'(x)=\dfrac{x(x-2)}{(x-1)^2}$.
  • Maximum $f(0)=-1$ ; minimum $f(2)=3$ ; centre de symétrie $\Omega(1;1)$.

Résolution graphique

Méthode Utiliser la courbe

  • Solutions de $f(x)=m$ : abscisses des points d'intersection de $(C_f)$ et de la droite $y=m$.
  • Solutions de $f(x)>g(x)$ : abscisses des points où $(C_f)$ est au-dessus de $(C_g)$.
  • Nombre de solutions de $f(x)=m$ : on compare $m$ aux extremums et aux limites.

Erreur fréquente Erreurs fréquentes

  • Conclure à une asymptote oblique sans calculer $b$, ou sans vérifier que $b$ est fini.
  • Confondre $f'=0$ (extremum possible) et $f''=0$ (inflexion possible) : il faut un changement de signe.
  • Étudier une symétrie sans vérifier la condition $2a-x\in D_f$.

À retenir À retenir

  • $\lim f=\pm\infty$ en $\pm\infty$ : on calcule $\lim\dfrac{f(x)}{x}$ puis $\lim[f(x)-ax]$.
  • Signe de $f''$ ⇒ concavité ; changement de signe de $f''$ ⇒ point d'inflexion.

Astuce Conseil

  • Avant de tracer : asymptotes, tableau de variations, points particuliers, tangentes.

النسخة العربية

المقاربات

خاصية المقاربات الثلاثة

  • $\lim\limits_{x\to a^\pm}f(x)=\pm\infty$ ⇐ المستقيم $x=a$ مقارب عمودي.
  • $\lim\limits_{x\to\pm\infty}f(x)=b$ ⇐ المستقيم $y=b$ مقارب أفقي.

$\lim\limits_{x\to\pm\infty}[f(x)-(ax+b)]=0$ ⇐ $y=ax+b$ مقارب مائل

طريقة البحث عن مقارب مائل

  • إذا كان $\lim\limits_{x\to\pm\infty}f(x)=\pm\infty$ : نحسب $a=\lim\limits_{x\to\pm\infty}\dfrac{f(x)}{x}$.
  • إذا كان $a\in\mathbb{R}^*$ : نحسب $b=\lim\limits_{x\to\pm\infty}[f(x)-ax]$ ؛ إذا كان $b\in\mathbb{R}$ : مقارب $y=ax+b$.
  • الوضع النسبي : إشارة $f(x)-(ax+b)$ ؛ موجبة ⇐ $(C_f)$ فوق المقارب.

الفروع الشلجمية

صيغ إذا كان $\lim\limits_{x\to\pm\infty}f(x)=\pm\infty$

| $\lim\dfrac{f(x)}{x}$ | $\lim[f(x)-ax]$ | الاستنتاج |

| $\pm\infty$ | — | فرع شلجمي في اتجاه محور الأراتيب |

| $0$ | — | فرع شلجمي في اتجاه محور الأفاصيل |

| $a\in\mathbb{R}^*$ | $b\in\mathbb{R}$ | مقارب مائل $y=ax+b$ |

| $a\in\mathbb{R}^*$ | $\pm\infty$ | فرع شلجمي في اتجاه $y=ax$ |

التقعر ونقط الانعطاف

خاصية المشتقة الثانية

  • $f''\geq0$ على $I$ ⇐ $(C_f)$ محدب (فوق مماساته).
  • $f''\leq0$ على $I$ ⇐ $(C_f)$ مقعر (تحت مماساته).

إذا انعدمت $f''$ وتغيرت إشارتها في $a$ ⇐ $A(a;f(a))$ نقطة انعطاف

  • تنعدم $f'$ في $a$ دون تغيير إشارتها ⇐ نقطة انعطاف مماسها أفقي.

التماثلات والدورية

صيغ الشروط

  • محور التماثل $x=a$ : $(\forall x\in D_f)\ 2a-x\in D_f$ و $f(2a-x)=f(x)$.
  • مركز التماثل $\Omega(a;b)$ : $(\forall x\in D_f)\ 2a-x\in D_f$ و $f(2a-x)+f(x)=2b$.
  • الدور $T>0$ : $(\forall x\in D_f)\ x\pm T\in D_f$ و $f(x+T)=f(x)$.

هذه الخاصيات تقلّص مجال الدراسة

خطوات دراسة دالة

طريقة المراحل الخمس

1. مجموعة التعريف ؛ الزوجية والدورية (تقليص مجال الدراسة).

2. النهايات عند الأطراف ؛ الاتصال ؛ الفروع اللانهائية.

3. قابلية الاشتقاق (ولماذا)، $f'(x)$، حل $f'(x)=0$، الإشارة، جدول التغيرات.

4. المشتقة الثانية : التقعر ونقط الانعطاف.

5. نقط خاصة، مماسات مفيدة، ثم الإنشاء.

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

  • المقاربان : $x=1$ و $y=x$ ؛ $f'(x)=\dfrac{x(x-2)}{(x-1)^2}$.
  • قيمة قصوى $f(0)=-1$ ؛ قيمة دنيا $f(2)=3$ ؛ مركز التماثل $\Omega(1;1)$.

الحل المبياني

طريقة استعمال المنحنى

  • حلول $f(x)=m$ : أفاصيل نقط تقاطع $(C_f)$ والمستقيم $y=m$.
  • حلول $f(x)>g(x)$ : أفاصيل النقط التي يكون فيها $(C_f)$ فوق $(C_g)$.
  • عدد حلول $f(x)=m$ : نقارن $m$ مع المطاريف والنهايات.

خطأ شائع أخطاء شائعة

  • استنتاج مقارب مائل دون حساب $b$، أو دون التحقق من أن $b$ منته.
  • الخلط بين $f'=0$ (مطراف محتمل) و $f''=0$ (انعطاف محتمل) : يجب تغيير الإشارة.
  • دراسة تماثل دون التحقق من الشرط $2a-x\in D_f$.

للحفظ أحفظ

  • $\lim f=\pm\infty$ عند $\pm\infty$ : نحسب $\lim\dfrac{f(x)}{x}$ ثم $\lim[f(x)-ax]$.
  • إشارة $f''$ ⇐ التقعر ؛ تغير إشارة $f''$ ⇐ نقطة انعطاف.

نصيحة نصيحة

  • قبل الإنشاء : المقاربات، جدول التغيرات، النقط الخاصة، المماسات.

فنفس الدرس

← كل الدروس والفروض ديال الثانية باك علوم فيزيائية