Version élève → Mathématiques · Lycée général · 2de · Seconde

Séquence 6 · Fonctions de référence : carré, inverse, racine carrée, cube, valeur absolue

Comment reconnaître une courbe, et s'en servir pour résoudre une équation ou une inéquation sans tout recalculer ?

Bonjour !

Dans cette séquence de mathématiques, tu vas chercher à répondre à la grande question écrite en haut de la page. Elle se fait en 2 séances. Pour chaque séance : lis la consigne, étudie les documents, réponds aux questions sur ta feuille ou sur l'ENT, puis recopie l'essentiel dans ton cahier. Tu peux imprimer cette page avec le bouton « Imprimer ».

À la fin, je serai capable de :

Les mots importants

ensemble de définition, courbe représentativefonction carré, parabolefonction inverse, hyperbolefonctions racine carrée, cube, valeur absolueéquation f(x) = k, inéquation f(x) < k

Ressources de la séquence

Les notions, les repères et les pistes pour aller plus loin, utiles pour toutes les séances.

Les notions à maîtriser

Fonction carré
x ↦ x², définie sur ℝ ; courbe : parabole symétrique par rapport à l'axe des ordonnées.
Fonction inverse
x ↦ 1/x, définie sur ℝ privé de 0 ; courbe : hyperbole symétrique par rapport à l'origine.
Fonction racine carrée
x ↦ √x, définie sur [0 ; +∞[, croissante.
Fonction cube
x ↦ x³, définie et croissante sur ℝ.
Valeur absolue
x ↦ |x|, distance de x à 0 ; courbe en forme de V.
Résolution graphique
Les solutions de f(x) = k sont les abscisses des points d'intersection de la courbe avec la droite d'équation y = k.

Repères

DateÉvénement
vers 1350Nicole Oresme représente l'intensité d'une qualité par des segments : un ancêtre des graphiques.
1637Descartes associe courbes et équations dans La Géométrie.
1748Euler définit la fonction comme expression analytique (Introductio in analysin infinitorum).
1837Dirichlet donne une définition générale de la fonction comme correspondance.

Pour aller plus loin

Sources et bibliographie

Mon parcours : je choisis mon rythme

Séance 1 · Le répertoire des courbes

65 min

Séance approfondie : cours développé, documents sourcés, activités exigeantes avec coups de pouce.

La question du jour

Quelle courbe pour quelle fonction ?

Mon plan de travail

Le cours à lire · Fonctions de référence

Cinq fonctions servent de modèles. Carré x ↦ x² : définie sur ℝ, positive, courbe en parabole symétrique par rapport à l'axe des ordonnées (x² = (−x)²). Inverse x ↦ 1/x : définie pour x ≠ 0, courbe en hyperbole symétrique par rapport à l'origine. Racine carrée x ↦ √x : définie sur [0 ; +∞[, croissante. Cube x ↦ x³ : définie sur ℝ, croissante, symétrique par rapport à l'origine. Valeur absolue x ↦ |x| : courbe en V. Sur [0 ; 1], on a x³ ≤ x² ≤ x ≤ √x ; sur [1 ; +∞[, l'ordre s'inverse. Un point M(a ; b) appartient à la courbe de f si et seulement si b = f(a).

Document 1 · Cinq courbes sans nom

Situation-problème.

Le professeur dépose sur l'ENT une figure GeoGebra avec cinq courbes numérotées de 1 à 5, sans légende, tracées pour x entre −3 et 3, et la liste : x², 1/x, √x, x³, |x|. Les élèves doivent retrouver chaque fonction.

Source : Situation construite pour la séance par le professeur (données fictives, choisies pour être réalistes).

Activité 1 · Chercher

12 min
Essentiel

Supports : Document 1

Consigne :

Associez en justifiant par un critère.

  1. Quelle courbe n'existe que pour x ≥ 0 ?
  2. Quelle courbe n'a pas de point d'abscisse 0 ?
  3. Comment distinguer x² et |x| ?

Ce qui est attendu (6 pts) : Résultats justes et justifiés

Activité 2 · S'entraîner

18 min
Essentiel

Supports : Cours

Consigne :

Répondez sans calculatrice.

  1. Le point A(−3 ; 9) appartient‑il à la courbe de x² ? B(−2 ; −8) à celle de x³ ?
  2. Comparez 0,3² et 0,3 ; 2,5² et 2,5.
  3. Comparez 1/2,1 et 1/2,01.

Ce qui est attendu (7 pts) : Méthode et résultats

Activité 3 · Démontrer

15 min
Travail à rendre

Supports : Documents et cours

Consigne :

Démontrez que pour 0 ≤ x ≤ 1, x² ≤ x, en étudiant le signe de x² − x = x(x − 1). Rédigez en 6 à 8 lignes et illustrez avec GeoGebra. Pour bien commencer : Je calcule la différence… · Pour x entre 0 et 1, chaque facteur… · On en conclut que…

Ce qui est attendu (7 pts) : Raisonnement · Rédaction

Trace écrite · document à compléter (papier ou ENT)

Complète la trace écrite avec les mots de la banque, puis recopie-la dans ton cahier.

b = f(a)hyperboleparabolepositifs

La courbe de x ↦ x² est une ________, celle de x ↦ 1/x une _________. La fonction racine carrée est définie sur les réels ________. Un point M(a ; b) est sur la courbe de f si ________.

Séance 2 · Résoudre f(x) = k et f(x) < k

65 min

Séance approfondie : cours développé, documents sourcés, activités exigeantes avec coups de pouce.

La question du jour

Quel côté pour un carré de 50 m² ?

Mon plan de travail

Le cours à lire · Équations et inéquations de référence

Graphiquement, les solutions de f(x) = k sont les abscisses des points de la courbe d'ordonnée k ; celles de f(x) < k sont les abscisses des points situés sous la droite y = k. Algébriquement : x² = k a deux solutions √k et −√k si k > 0, une seule (0) si k = 0, aucune si k < 0 ; x² < k (k > 0) a pour solutions ]−√k ; √k[ ; 1/x = k (k ≠ 0) a pour solution 1/k ; √x = k (k ≥ 0) a pour solution k² ; |x| ≤ k donne [−k ; k]. On contrôle toujours un résultat algébrique sur la courbe.

Document 1 · Le jardin partagé

Situation-problème.

Une association veut créer des parcelles carrées. Le règlement impose une aire au moins égale à 25 m² et au plus égale à 64 m². Pour une autre parcelle rectangulaire de 36 m², la longueur L et la largeur ℓ vérifient ℓ = 36/L.

Source : Situation construite pour la séance par le professeur (données fictives, choisies pour être réalistes).

Activité 1 · Chercher

12 min
Essentiel

Supports : Document 1

Consigne :

Modélisez avec une fonction de référence.

  1. Pour un carré de côté x, quelle inégalité doit‑on résoudre ?
  2. Résolvez‑la avec x > 0.
  3. Pour le rectangle, quelle largeur si L = 9 m ? Quelle longueur si ℓ = 4,5 m ?

Ce qui est attendu (6 pts) : Résultats justes et justifiés

Activité 2 · S'entraîner

18 min
Essentiel

Supports : Cours

Consigne :

Résolvez puis contrôlez sur GeoGebra.

  1. x² = 7 ; x² = −2 ; x² ≥ 4.
  2. 1/x = −0,5 ; √x = 1,5.
  3. |x| < 3.

Ce qui est attendu (7 pts) : Méthode et résultats

Activité 3 · Communiquer

15 min
Travail à rendre

Supports : Documents et cours

Consigne :

Rédigez la fiche conseil destinée aux adhérents (6 à 8 lignes) : quelles dimensions possibles pour une parcelle carrée réglementaire ? Une parcelle carrée de 7,5 m de côté convient‑elle ? Pour bien commencer : Le règlement se traduit par… · Grâce à la fonction carré, … · Une parcelle de 7,5 m de côté…

Ce qui est attendu (7 pts) : Raisonnement · Rédaction

Trace écrite · document à compléter (papier ou ENT)

Complète la trace écrite avec les mots de la banque, puis recopie-la dans ton cahier.

abscissesaucunecourbedeux

Les solutions de f(x) = k sont les _________ des points de la courbe d'ordonnée k. Si k > 0, l'équation x² = k a ______ solutions, √k et −√k. L'équation x² = −2 n'a ______ solution. On contrôle un calcul sur la ______.

Fiche à trous · je complète

Complète le texte avec les mots de la banque (sur papier ou dans le document de l'ENT).

0abscissesparabolex

La courbe de la fonction carré est une ________.

La fonction inverse n'est pas définie en ______.

Pour x ≥ 0, √x est le nombre positif dont le carré vaut ______.

Sur une courbe, résoudre f(x) = k revient à lire les _________ des points d'ordonnée k.

Ce que j'ai appris

Les 3 idées que je retiens :
Une méthode ou une formule que je veux retenir :
Ce qui reste difficile pour moi / ma question pour le professeur :