Repères pour le professeur
Objectifs et capacités
Objectifs
- Résoudre graphiquement une équation f(x) = g(x)
- Résoudre graphiquement une inéquation f(x) ⩾ g(x) ou f(x) < g(x)
- Interpréter les solutions dans un contexte professionnel et contrôler par le calcul
Capacités travaillées (BO)
- S'approprier : rechercher, extraire et organiser l'information
- Analyser, raisonner : émettre une conjecture, choisir une méthode
- Réaliser : calculer, représenter, utiliser un outil numérique
- Valider : contrôler la vraisemblance, argumenter
- Communiquer : rendre compte d'une démarche à l'écrit et à l'oral
Notions et définitions
Repères historiques
- Descartes, *La Géométrie* (1637)
- Oresme, représentation graphique des grandeurs (XIVe siècle)
- Les calculatrices graphiques (années 1980)
Ressources de la séquence
Ancrage dans le programme, notions, repères, débats, bibliographie et différenciation, communs à toutes les séances.
Ancrage dans le programme officiel
Objectif du module : « L'objectif de ce module est d'apprendre à résoudre graphiquement des équations du type ƒ(x) = g(x) et des inéquations du type ƒ(x) ⩾ g(x) où ƒ et g sont deux fonctions. »
Outils numériques : « Les représentations graphiques des fonctions ƒ et g sont fournies ou obtenues à l'aide des outils numériques »
Compétences : « valider : critiquer un résultat, argumenter ; contrôler la vraisemblance d'une conjecture ; mener un raisonnement logique et établir une conclusion »
Certification (arrêté du 17 juin 2020, annexe III) : en contrôle en cours de formation, deux situations d'évaluation en première et terminale : « Ces situations d'évaluation ont chacune une durée de quarante-cinq minutes environ et sont notées sur 10 points. » « Un exercice au moins comporte une ou deux questions dont la résolution se fait en présence de l'examinateur. » Pour les candidats hors CCF : « L'épreuve, d'une durée d'une heure, est une évaluation écrite et pratique, notée sur 20 points se déroule en fin de cursus de formation. »
Notions : définitions rigoureuses
- Équation f(x) = g(x)
- Ses solutions sont les abscisses des points d'intersection des courbes de f et g.
- Inéquation f(x) ⩾ g(x)
- Ses solutions sont les abscisses des points où la courbe de f est au‑dessus de celle de g (ou la coupe).
- Position relative
- Ordre des deux courbes de part et d'autre des points d'intersection.
- Seuil
- Valeur de x à partir de laquelle une offre devient plus avantageuse.
- Contrôle
- On vérifie une valeur lue en calculant les deux images.
Repères
| Date | Événement |
|---|---|
| XIVe siècle | Nicole Oresme représente des grandeurs variables par des segments. |
| 1637 | Descartes relie équations et courbes dans La Géométrie. |
| Années 1980 | Les premières calculatrices graphiques se diffusent. |
| Aujourd'hui | Tableurs et grapheurs gratuits permettent de comparer des offres en quelques clics. |
Les historiens en débat
Résoudre une équation en lisant l'intersection de deux courbes est une idée héritée de Descartes, qui a uni l'algèbre et la géométrie. La méthode graphique est précieuse en situation professionnelle : elle donne une vue d'ensemble, fait apparaître des seuils, puis le calcul vient confirmer la lecture. Synthèse du professeur.
Pour aller plus loin
Sources et bibliographie
- Ian Stewart, L'Univers des nombres, Belin, 2000.
- Jordan Ellenberg, L'Art de ne pas dire n'importe quoi, Cassini, 2017.
- Steven Strogatz, The Joy of x, Houghton Mifflin Harcourt, 2012.
Différenciation : un rythme de travail différent
- Pour les élèves qui ont besoin de plus de temps : énoncé découpé en petites questions, rappel de cours en marge, calculatrice ou tableur autorisés pendant l'entraînement, correction pas à pas en vidéo ou en classe virtuelle.
- Pour les élèves qui avancent vite : question d'approfondissement (démonstration, généralisation, programme Python à écrire), problème ouvert à rédiger et à présenter à l'oral.
Déroulé d'ensemble
| Séance | Titre | Durée | Objectif |
|---|---|---|---|
| Séance 1 | Comparer deux offres | 65 min | résoudre graphiquement f(x) = g(x) et f(x) > g(x) avec des fonctions affines |
| Séance 2 | Une parabole et une droite | 65 min | résoudre graphiquement avec une fonction non affine |
| Évaluation | Évaluation de fin de séquence (/20) | 55 min | Vérifier 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 · Comparer deux offres
65 minSéance approfondie : cours développé, documents sourcés, activités exigeantes, corrigés et barème.
Problématique de la séance
Quelle location choisir ?
Déroulé minuté à distance
- 10 min → Lancement en classe virtuelle : Rappel de la séance précédente, lecture de la problématique, récit du professeur appuyé sur le cours (capsule audio sur l'ENT si la connexion est fragile).
- 12 min → Travail autonome : Activité 1 (S'approprier) ; le professeur reste joignable par la messagerie de l'ENT.
- 18 min → Travail autonome : Activité 2 (Réaliser) ; le professeur reste joignable par la messagerie de l'ENT.
- 15 min → Travail à rendre : Activité 3 (Valider, communiquer) à déposer sur l'ENT ou à rendre en photo ; correction individualisée avec le barème.
- 10 min → Mise en commun : Correction collective des points essentiels, puis élaboration et dépôt de la trace écrite.
Le cours développé (récit du professeur) · Lecture graphique
Pour résoudre graphiquement f(x) = g(x), on trace les courbes de f et g dans le même repère et on lit les abscisses des points d'intersection. Pour f(x) ⩾ g(x), on repère les abscisses pour lesquelles la courbe de f est au‑dessus (ou sur) celle de g ; pour f(x) < g(x), celles où elle est strictement en dessous. Les solutions se lisent sur l'axe des abscisses. Une lecture est approchée : on la contrôle par le calcul. En contexte, l'intersection donne souvent un seuil.
Document 1 · La location d'utilitaire
Situation-problème.
Une entreprise de paysagisme loue un utilitaire. Offre A : 50 € plus 0,40 € par kilomètre. Offre B : 90 € plus 0,20 € par kilomètre. On note x la distance parcourue en km.
Source : Situation construite pour la séance par le professeur (données fictives, choisies pour être réalistes).
Activité 1 · S'approprier
12 minSupports : Document 1
Modélisez.
- Expressions A(x) et B(x) ?✔ Corrigé :
A(x) = 50 + 0,4x ; B(x) = 90 + 0,2x.
- Prix de chaque offre pour 100 km ?✔ Corrigé :
90 € et 110 €.
- Pour 300 km ?✔ Corrigé :
170 € et 150 €.
| Critère de réussite | Points |
|---|---|
| S'approprier, réaliser | 6 |
| Total de l'activité | 6 |
Activité 2 · Réaliser
18 minSupports : Cours
Tracez au grapheur (x de 0 à 400).
- Abscisse du point d'intersection ?✔ Corrigé :
200.
- Contrôle par le calcul ?✔ Corrigé :
A(200) = B(200) = 130 €.
- Solutions de A(x) > B(x) ?✔ Corrigé :
x > 200 (jusqu'à 400 sur le graphique).
| Critère de réussite | Points |
|---|---|
| Analyser, raisonner, réaliser | 7 |
| Total de l'activité | 7 |
Activité 3 · Valider, communiquer
15 minSupports : Documents et cours
Rédigez un conseil (6 lignes) pour le chef d'équipe : quelle offre choisir selon la distance prévue ? Pour bien commencer : Les deux offres coûtent le même prix pour… · En dessous de cette distance, … · Au‑delà, …
Seuil de 200 km et prix de 130 € ; conclusion pour chaque cas ; lien avec le graphique ; clarté.
| Critère de réussite | Points |
|---|---|
| Valider | 5 |
| Communiquer | 2 |
| Total de l'activité | 7 |
Trace écrite (à faire recopier ou à déposer sur l'ENT)
Les solutions de f(x) = g(x) sont les abscisses des points d'intersection. f(x) ⩾ g(x) quand la courbe de f est au‑dessus de celle de g. Les deux offres coûtent le même prix à 200 km. On contrôle une lecture par le calcul.
Barème récapitulatif des activités notées
| Activité | Points |
|---|---|
| Activité 1 · S'approprier | 6 |
| Activité 2 · Réaliser | 7 |
| Activité 3 · Valider, communiquer | 7 |
| Total | 20 / 20 |
Séance 2 · Une parabole et une droite
65 minSéance approfondie : cours développé, documents sourcés, activités exigeantes, corrigés et barème.
Problématique de la séance
Combien de solutions quand une courbe n'est pas une droite ?
Déroulé minuté à distance
- 10 min → Lancement en classe virtuelle : Rappel de la séance précédente, lecture de la problématique, récit du professeur appuyé sur le cours (capsule audio sur l'ENT si la connexion est fragile).
- 12 min → Travail autonome : Activité 1 (S'approprier) ; le professeur reste joignable par la messagerie de l'ENT.
- 18 min → Travail autonome : Activité 2 (Analyser, raisonner) ; le professeur reste joignable par la messagerie de l'ENT.
- 15 min → Travail à rendre : Activité 3 (Valider, communiquer) à déposer sur l'ENT ou à rendre en photo ; correction individualisée avec le barème.
- 10 min → Mise en commun : Correction collective des points essentiels, puis élaboration et dépôt de la trace écrite.
Le cours développé (récit du professeur) · Cas non affine
La méthode graphique s'applique à toutes les fonctions. Exemple : f(x) = x² et g(x) = x + 2. La parabole et la droite se coupent en deux points d'abscisses −1 et 2 : l'équation x² = x + 2 a deux solutions. La parabole est au‑dessus de la droite pour x ⩽ −1 ou x ⩾ 2 : ce sont les solutions de f(x) ⩾ g(x). Entre −1 et 2, la parabole est en dessous. Une équation peut avoir zéro, une ou plusieurs solutions selon le nombre de points d'intersection.
Document 1 · Le bénéfice d'un atelier
Situation-problème.
Un atelier fabrique x centaines de pièces par jour (x entre 0 et 6). Le coût de production, en centaines d'euros, est C(x) = x² et la recette est R(x) = x + 2. L'atelier est bénéficiaire quand R(x) ⩾ C(x).
Source : Situation construite pour la séance par le professeur (données fictives, choisies pour être réalistes).
Activité 1 · S'approprier
12 minSupports : Document 1
Calculez quelques valeurs.
- C(1) et R(1) ?✔ Corrigé :
1 et 3.
- C(3) et R(3) ?✔ Corrigé :
9 et 5.
- Que signifie R(x) ⩾ C(x) ?✔ Corrigé :
La recette couvre le coût : l'atelier ne perd pas d'argent.
| Critère de réussite | Points |
|---|---|
| S'approprier, réaliser | 6 |
| Total de l'activité | 6 |
Activité 2 · Analyser, raisonner
18 minSupports : Cours
Tracez les deux courbes au grapheur.
- Abscisses des points d'intersection ?✔ Corrigé :
−1 et 2 ; seul 2 a un sens ici (x ⩾ 0).
- Contrôle de x = 2 ?✔ Corrigé :
C(2) = 4 = R(2).
- Pour quelles productions l'atelier est‑il bénéficiaire ?✔ Corrigé :
De 0 à 2 centaines de pièces, la droite est au‑dessus de la parabole.
| Critère de réussite | Points |
|---|---|
| Analyser, raisonner, réaliser | 7 |
| Total de l'activité | 7 |
Activité 3 · Valider, communiquer
15 minSupports : Documents et cours
Rédigez une note au gérant (6 à 8 lignes) : quelle production maximale conseiller, et pourquoi produire plus fait perdre de l'argent dans ce modèle ? Pour bien commencer : Le graphique montre que… · Au‑delà de 200 pièces, … · Je conseille donc…
Seuil x = 2 lu et contrôlé ; interprétation (200 pièces) ; position des courbes ; limite du modèle ; rédaction claire.
| Critère de réussite | Points |
|---|---|
| Valider | 5 |
| Communiquer | 2 |
| Total de l'activité | 7 |
Trace écrite (à faire recopier ou à déposer sur l'ENT)
x² = x + 2 a deux solutions : −1 et 2. La parabole est au‑dessus de la droite pour x ⩽ −1 ou x ⩾ 2. Une équation peut avoir zéro, une ou plusieurs solutions. Dans le contexte, seules les valeurs positives ont un sens.
Barème récapitulatif des activités notées
| Activité | Points |
|---|---|
| Activité 1 · S'approprier | 6 |
| Activité 2 · Analyser, raisonner | 7 |
| Activité 3 · Valider, communiquer | 7 |
| Total | 20 / 20 |
Fiche à trous · corrigé
Les solutions de f(x) = g(x) sont les abscisses des points d'intersection des deux courbes.
f(x) ⩾ g(x) quand la courbe de f est au‑dessus de celle de g.
On lit les solutions sur l'axe des abscisses.
On contrôle une solution lue en calculant f(x) et g(x).
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° | Question | Barème | Corrigé et critères |
|---|---|---|---|
| 1 | Sur un graphique, la courbe de f et la droite de g se coupent aux points d'abscisses −1 et 2. Que pouvez‑vous dire de l'équation f(x) = g(x) ? | 4 pts | Elle a deux solutions, −1 et 2 (lues sur l'axe des abscisses). 4 points. |
| 2 | Location d'un utilitaire : offre A, 50 € plus 0,40 € par km ; offre B, 90 € plus 0,20 € par km. Tracez les deux droites pour une distance de 0 à 400 km, résolvez graphiquement A(x) = B(x), puis A(x) > B(x), et contrôlez par le calcul. | 8 pts | Intersection en x = 200 (90 € pour les deux) ; A(x) > B(x) pour x > 200 : au‑delà de 200 km, B est plus avantageuse. Contrôle : 50 + 80 = 90 + 40 = 130 €. Graphique (3 pts), résolutions (3 pts), contrôle (2 pts). |
| 3 | Un artisan doit conseiller un client qui prévoit 150 km par semaine pendant un mois (4 semaines). Quelle offre lui conseillez‑vous ? Justifiez à partir du graphique. Pour bien commencer : *Sur un mois, la distance prévue est…* · *Le graphique montre que, au‑delà de 200 km, …* · *Je conseille donc…* | 8 pts | 600 km : A(600) = 290 €, B(600) = 210 € ; 600 > 200, donc l'offre B est la plus avantageuse ; économie de 80 €. Calcul (3 pts), lecture graphique (3 pts), rédaction (2 pts). |
| Total | 20 pts | ||
Pistes pour un rythme de travail différent
- Laisser deux jours de plus aux élèves qui ont peu de connexion et accepter un rendu sur papier photographié.
- Proposer la fiche à trous, un énoncé découpé en petites questions et une vidéo de correction pas à pas.
- Pour les élèves rapides : une démonstration, un programme Python à écrire ou un problème ouvert à présenter à l'oral.
- Automatismes : image d'un nombre par une fonction affine, lecture d'un graphique, équation du premier degré.
- Pour aller plus loin : comparer trois offres et repérer plusieurs seuils au tableur grapheur.