Version prof → 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 ?

Repères pour le professeur

Voie · niveauLycée général · Seconde
DisciplineMathématiques
Programme officielProgramme de mathématiques de 2de générale et technologique publié au BO du 2 avril 2026, en vigueur à la rentrée 2026.
Place dans le programmeProgramme de mathématiques de seconde générale et technologique (BO du 2 avril 2026, en vigueur à la rentrée 2026), partie « Fonctions », section « Représentation algébrique et graphique des fonctions »
Durée totale2 séances + 1 évaluation ≈ 3 h 05
ModalitéEnseignement à distance : classe virtuelle + travail autonome + rendu sur l'ENT

Objectifs et capacités

Objectifs

Capacités travaillées (BO)

Notions et définitions

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

Repères historiques

Ressources de la séquence

Ancrage dans le programme, notions, repères, débats, bibliographie et différenciation, communs à toutes les séances.

Ancrage dans le programme officiel

Capacité attendue : « Modéliser par des fonctions des situations issues des mathématiques, des autres disciplines ou de la vie courante ou citoyenne. »

Fonctions de référence : « Fonctions valeur absolue, carré, inverse : définitions et courbes représentatives. »

Images mentales : « Les élèves doivent se constituer un répertoire d'images mentales des courbes représentatives des fonctions de référence, sur lesquelles s'appuyer lors de l'étude des propriétés des fonctions. »

Compétences : « L'évaluation doit permettre de repérer les acquis des élèves en lien avec les six compétences mathématiques : chercher, modéliser, représenter, raisonner, calculer, communiquer. »

Épreuve anticipée de mathématiques (fin de 1re, note de service du 11 septembre 2026) : écrite, 2 heures, coefficient 2. « Elle entre en vigueur à compter de l'année scolaire 2026-2027, pour les épreuves présentées au titre la session 2028. » « La première partie est notée sur 6 points et la seconde partie est notée sur 14 points. » « L'usage de la calculatrice n'est pas autorisé pour l'ensemble de l'épreuve. » « La maîtrise de la langue est prise en compte à hauteur de deux points sur vingt » (note de service du 11 septembre 2026 (BO) ; épreuve anticipée de mathématiques (éduscol)).

Notions : définitions rigoureuses

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.

Les historiens en débat

La notion de fonction s'est élaborée très lentement : tables astronomiques dans l'Antiquité, graphiques d'Oresme, courbes de Descartes, puis expressions d'Euler, avant la définition générale de Dirichlet. Les fonctions de référence forment le « vocabulaire de base » de cette histoire : les reconnaître d'un coup d'oeil permet de résoudre vite et de contrôler un calcul. Synthèse du professeur.

Pour aller plus loin

Sources et bibliographie

Différenciation : un rythme de travail différent

Déroulé d'ensemble

SéanceTitreDuréeObjectif
Séance 1Le répertoire des courbes65 minassocier chaque fonction de référence à sa courbe et à ses propriétés
Séance 2Résoudre f(x) = k et f(x) < k65 minrésoudre graphiquement et algébriquement avec une fonction de référence
ÉvaluationÉvaluation de fin de séquence (/20)55 minVérifier les acquis : connaissances, capacités, rédaction

Chaque séance dure environ 55 minutes à distance : lancement en classe virtuelle ou par message sur l'ENT, recherche du problème (calculatrice, tableur, GeoGebra ou Python dans le navigateur), mise en commun, cours et trace écrite. Les élèves renvoient la fiche à trous et leur production par l'ENT ou en photo.

Séance 1 · Le répertoire des courbes

65 min

Séance approfondie : cours développé, documents sourcés, activités exigeantes, corrigés et barème.

Problématique de la séance

Quelle courbe pour quelle fonction ?

Déroulé minuté à distance

Le cours développé (récit du professeur) · 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 ?
    ✔ Corrigé :

    Celle de √x.

  2. Quelle courbe n'a pas de point d'abscisse 0 ?
    ✔ Corrigé :

    Celle de 1/x.

  3. Comment distinguer x² et |x| ?
    ✔ Corrigé :

    Le point (2 ; 4) est sur la parabole, (2 ; 2) sur le V ; |x| a des segments de droite.

Critère de réussitePoints
Résultats justes et justifiés6
Total de l'activité6

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 ?
    ✔ Corrigé :

    Oui (9 = (−3)²) ; oui ((−2)³ = −8).

  2. Comparez 0,3² et 0,3 ; 2,5² et 2,5.
    ✔ Corrigé :

    0,09 < 0,3 ; 6,25 > 2,5.

  3. Comparez 1/2,1 et 1/2,01.
    ✔ Corrigé :

    2,01 < 2,1 et inverse décroissante sur ]0 ; +∞[ : 1/2,1 < 1/2,01.

Critère de réussitePoints
Méthode et résultats7
Total de l'activité7

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…

✔ Corrigé rédigé :

Factorisation x(x − 1) ; x ≥ 0 et x − 1 ≤ 0 donc produit négatif ou nul ; x² ≤ x ; interprétation : la parabole est sous la droite y = x sur [0 ; 1] ; égalité en 0 et 1.

Critère de réussitePoints
Raisonnement5
Rédaction2
Total de l'activité7

Trace écrite (à faire recopier ou à déposer sur l'ENT)

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

Barème récapitulatif des activités notées

ActivitéPoints
Activité 1 · Chercher6
Activité 2 · S'entraîner7
Activité 3 · Démontrer7
Total20 / 20

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

65 min

Séance approfondie : cours développé, documents sourcés, activités exigeantes, corrigés et barème.

Problématique de la séance

Quel côté pour un carré de 50 m² ?

Déroulé minuté à distance

Le cours développé (récit du professeur) · 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 ?
    ✔ Corrigé :

    25 ≤ x² ≤ 64.

  2. Résolvez‑la avec x > 0.
    ✔ Corrigé :

    5 ≤ x ≤ 8 (la fonction carré est croissante sur [0 ; +∞[).

  3. Pour le rectangle, quelle largeur si L = 9 m ? Quelle longueur si ℓ = 4,5 m ?
    ✔ Corrigé :

    ℓ = 4 m ; L = 36/4,5 = 8 m.

Critère de réussitePoints
Résultats justes et justifiés6
Total de l'activité6

Activité 2 · S'entraîner

18 min
Essentiel

Supports : Cours

Consigne :

Résolvez puis contrôlez sur GeoGebra.

  1. x² = 7 ; x² = −2 ; x² ≥ 4.
    ✔ Corrigé :

    ±√7 ; aucune solution ; x ≤ −2 ou x ≥ 2.

  2. 1/x = −0,5 ; √x = 1,5.
    ✔ Corrigé :

    x = −2 ; x = 2,25.

  3. |x| < 3.
    ✔ Corrigé :

    x ∈ ]−3 ; 3[.

Critère de réussitePoints
Méthode et résultats7
Total de l'activité7

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…

✔ Corrigé rédigé :

Inégalité 25 ≤ x² ≤ 64 ; croissance de la fonction carré sur les positifs ; côté entre 5 et 8 m ; 7,5² = 56,25 m² conforme ; unités et phrase de conclusion.

Critère de réussitePoints
Raisonnement5
Rédaction2
Total de l'activité7

Trace écrite (à faire recopier ou à déposer sur l'ENT)

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

Barème récapitulatif des activités notées

ActivitéPoints
Activité 1 · Chercher6
Activité 2 · S'entraîner7
Activité 3 · Communiquer7
Total20 / 20

Fiche à trous · corrigé

La courbe de la fonction carré est une parabole.

La fonction inverse n'est pas définie en 0.

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

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

La version élève contient la même fiche avec une banque de mots (papier ou ENT).

Évaluation de fin de séquence (/20) · barème et corrigé

Évaluation sur 20 à faire en temps limité sur l'ENT ou sur papier, puis à renvoyer en photo ; le corrigé et le barème servent aussi à l'autoévaluation. En Bac Pro, elle est construite comme une situation de contrôle en cours de formation (problème contextualisé, compétences évaluées) ; en 1re générale, elle prépare à l'épreuve anticipée (automatismes sans calculatrice et exercices) ; en Terminale générale, aux exercices indépendants de l'épreuve de spécialité.

N°QuestionBarèmeCorrigé et critères
1Sans calculatrice, rangez dans l'ordre croissant et justifiez par une fonction de référence : 0,7² et 0,7 ; 1/3 et 1/5 ; √0,5 et 0,5.4 pts0,7² = 0,49 < 0,7 (sur ]0 ; 1[, x² < x) ; 1/5 < 1/3 (inverse décroissante sur ]0 ; +∞[) ; 0,5 < √0,5 ≈ 0,71. Un point et un point et demi pour les justifications.
2Résolvez algébriquement puis vérifiez graphiquement : x² = 16 ; x² < 9 ; 1/x = 4 ; √x ≤ 3.8 ptsx = −4 ou x = 4 ; x ∈ ]−3 ; 3[ ; x = 1/4 ; x ∈ [0 ; 9]. Deux points par résolution juste avec les bons crochets.
3Un terrain carré de côté x mètres doit avoir une aire comprise entre 50 et 200 m². Entre quelles valeurs peut varier x ? Rédigez la démarche en utilisant la fonction carré. Pour bien commencer : *L'aire du terrain s'écrit…* · *Comme la fonction carré est…* · *Le côté doit donc…*8 pts50 ≤ x² ≤ 200 avec x > 0 ; la fonction carré est croissante sur [0 ; +∞[ ; √50 ≤ x ≤ √200, soit environ 7,07 m ≤ x ≤ 14,14 m. Modélisation (3 pts), justification par les variations (3 pts), valeurs et unités (2 pts).
Total20 pts

Pistes pour un rythme de travail différent