Exercices fonctions affines
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Exercices fonctions affines
☺ Exercice p 170, n° 44 : On considère les fonctions suivantes : f : x ֏ −3 x + 7 ; g : x ֏ 7x − 3 ; h : x ֏ 7x + 3 ; i : x ֏ −7 x + 3 . 1) A quelle fonction correspond le processus : « Je multiplie par 7 puis j’ajoute −3 » ? 2) Trouver le processus associé à chacune des autres fonctions. Correction : 1) La fonction correspondant au processus « Je multiplie par 7 puis j’ajoute −3 » est la fonction g : x ֏ 7 x − 3 . 2) La fonction f : x ֏ −3 x + 7 correspond au processus : « Je multiplie par −3 puis j’ajoute 7 ». La fonction h : x ֏ 7 x + 3 correspond au processus : « Je multiplie par 7 puis j’ajoute 3 ». La fonction i : x ֏ −7 x + 3 correspond au processus : « Je multiplie par −7 puis j’ajoute 3 ». ☺ Exercice p 170, n° 45 : On considère les six fonctions suivantes : f : x ֏ −4 x + 7 ; g : x ֏ −4 ; 4 i : x ֏ 4x ; j:x֏ ; x Décrire le processus associé à chacune de ces fonctions. h:x ֏ 4− x x k:x֏ . 4 ; Correction : f : x ֏ −4 x + 7 correspond au processus : « Je multiplie par −4 puis j’ajoute 7 ». g : x ֏ −4 correspond au processus : « Je multiplie par 0 puis j’ajoute −4 ». h : x ֏ 4 − x correspond au processus : « Je multiplie par −1 puis j’ajoute 4 ». i : x ֏ 4 x correspond au processus : « Je multiplie par 4 ». 4 La fonction j : x ֏ correspond au processus : « Je prends l’inverse puis je multiplie par 4 ». x x 1 La fonction k : x ֏ correspond au processus : « Je multiplie par ». 4 4 La fonction La fonction La fonction La fonction ☺ Exercice p 170, n° 46 : On considère les six fonctions suivantes : f : x ֏ −4 x + 7 ; g : x ֏ −4 ; h:x ֏ 4− x 4 x i : x ֏ 4x ; j:x֏ ; k:x֏ . x 4 Parmi ces fonctions, déterminer en justifiant chaque réponse : a) celles qui sont affines ; b) celles qui sont linéaires ; c) celles qui sont constantes ; d) celles qui ne sont pas affines. ; Correction : a) Une fonction est affine si elle est de la forme x ֏ ax + b , où a et b sont deux nombres relatifs. Les fonctions f, g, h, i et k sont donc affines. b) Une fonction est linéaire si elle est de la forme x ֏ ax , où a est un nombre relatif. Les fonctions i et k sont donc linéaires. c) Une fonction est constante si elle est de la forme x ֏ k , où k est un nombre relatif. La fonction g est donc constante. d) Une fonction n’est pas affine si elle n’est pas de la forme x ֏ ax + b . La fonction j n’est donc pas affine. En fait : La fonction f : x ֏ −4 x + 7 est de la forme x ֏ ax + b avec a = −4 et b = 7 : elle est donc affine, de coefficient de linéarité −4 et d’ordonnée à l’origine 7. La fonction g : x ֏ −4 est de la forme x ֏ k avec k = −4 : elle est donc constante. La fonction h : x ֏ 4 − x est de la forme x ֏ ax + b avec a = −1 et b = 4 : elle est donc affine, de coefficient de linéarité −1 et d’ordonnée à l’origine 4. La fonction i : x ֏ 4 x est de la forme x ֏ ax avec a = 4 : elle est donc linéaire, de coefficient de linéarité 4. La fonction k : x ֏ x 1 1 est de la forme x ֏ ax avec a = : elle est donc linéaire, de coefficient de linéarité . 4 4 4 ☺ Exercice p 170, n° 47 : On considère les six fonctions suivantes : f : x ֏ −4 x + 7 ; g : x ֏ −4 4 i : x ֏ 4x ; j:x֏ x Pour chacune de ces fonctions, calculer : a) l’image du nombre −10 ; 3 b) l’image du nombre . 8 ; ; h:x ֏ 4− x x k:x֏ . 4 ; Correction : a) Images du nombre −10 : f ( −10 ) = −4 × ( −10 ) + 7 f ( −10 ) = 40 + 7 f ( −10 ) = 47 . g ( −10 ) = −4 . h ( −10 ) = 4 − ( −10 ) h ( −10 ) = 4 + 10 h ( −10 ) = 14 . 4 −10 2 j ( −10 ) = − . 5 i ( −10 ) = 4 × ( −10 ) j ( −10 ) = i ( −10 ) = −40 . −10 4 5 k ( −10 ) = − . 2 k ( −10 ) = Les images de −10 par les fonctions f, g, h, i, j et k sont respectivement 47 ; −4 ; 14 ; −40 ; − b) Images du nombre 2 5 et − . 5 2 3 : 8 3 3 f = −4 × + 7 8 8 3 14 3 f =− + 2 2 8 3 11 . f = 8 2 3 3 i = 4× 8 8 3 g = −4 . 8 4 3 j = 8 3 8 8 3 j = 4× 3 8 3 3 i = . 8 2 3 3 h = 4 − 8 8 3 32 3 h = − 8 8 8 3 29 . h = 8 8 3 3 8 k = 4 8 3 3 . k = 8 32 3 32 . j = 8 3 Les images de 3 11 29 3 32 3 par les fonctions f, g, h, i, j et k sont respectivement ; −4 ; ; ; et . 8 2 8 2 3 32 ☺ Exercice p 170, n° 48 : On considère les six fonctions suivantes : f : x ֏ −4 x + 7 ; g : x ֏ −4 ; h:x ֏ 4− x 4 x i : x ֏ 4x ; j:x֏ ; k:x֏ . x 4 Pour chacune de ces fonctions, déterminer les antécédents du nombre −4 . Correction : f ( x ) = −4 −4 x + 7 = −4 4x = 7 + 4 11 x= . 4 Le nombre −4 admet un unique antécédent par la fonction f : c’est 11 . 4 ; Pour tout nombre relatif x, on a g ( x ) = −4 : le nombre −4 admet donc une infinité d’antécédents par la fonction g : tout nombre relatif. h ( x ) = −4 4 − x = −4 x = 4+4 x = 8. Le nombre −4 admet un unique antécédent par la fonction h : c’est 8. i ( x ) = −4 4 x = −4 4 x=− 4 x = −1 . Le nombre −4 admet un unique antécédent par la fonction i : c’est −1 . j ( x ) = −4 4 = −4 x −4 x = 4 4 x=− 4 x = −1 . Le nombre −4 admet un unique antécédent par la fonction j : c’est −1 . k ( x ) = −4 x = −4 4 x = −4 × 4 x = −16 . Le nombre −4 admet un unique antécédent par la fonction k : c’est −16 . ☺ Exercice p 171, n° 60 : Sur une année, on propose au public deux types de tarifs pour l’emprunt de livres dans une bibliothèque : • Tarif plein : 0,90 € par livre emprunté ; • Tarif abonné : cotisation annuelle de 10 €, puis 0,50 € par livre emprunté. On note x le nombre de livres empruntés sur l’année. 1) Déterminer la fonction p qui modélise le prix à payer en €, en fonction de x avec l’option tarif plein. Quelle est la nature de cette fonction ? Justifier la réponse. 2) Déterminer la fonction a qui modélise le prix à payer en € en fonction de x avec l’option abonné. Quelle est la nature de cette fonction ? Justifier la réponse. 3) Reproduire et compléter le tableau suivant : Nombre de livres empruntés 50 Prix payé au tarif plein 18 Prix payé au tarif abonné 15 4) a) Résoudre l’équation : 0,9 x = 0, 5 x + 10 . b) Que représente la solution trouvée pour une personne empruntant des livres ? Correction : 1) Le prix à payer en € en fonction de x avec l’option tarif plein est modélisé par la fonction p : x ֏ 0,9 x . La fonction p est de la forme x ֏ ax avec a = 0, 9 : elle est donc linéaire, de coefficient de linéarité 0,9. 2) Le prix à payer en € en fonction de x avec l’option abonné est modélisé par la fonction a : x ֏ 10 + 0,5 x . La fonction a est de la forme x ֏ ax + b avec a = 0, 5 et b = 10 : elle est donc affine, de coefficient de linéarité 0,5 et d’ordonnée à l’origine 10. 3) Tableau : Nombre de livres empruntés 50 20 10 Prix payé au tarif plein 45 18 9 Prix payé au tarif abonné 35 20 15 4) a) 0,9 x = 0, 5 x + 10 0,9 x − 0,5 x = 10 0, 4 x = 10 10 x= 0, 4 x = 25 . L’équation admet une unique solution : c’est 25. b) La solution trouvée (25) représente le nombre de livres pour lequel les prix en tarif plein et en tarif abonné sont identiques. ☺ Exercice p 166, n° 1 : En justifiant la réponse, préciser si chacune des fonctions suivantes est affine, linéaire ou constante : a) f : x ֏ 7 x − 1 ; b) g : x ֏ −3 + 2 x ; c) h : x ֏ −9 x ; d) i : x ֏ −8 . Correction : a) La fonction f : x ֏ 7 x − 1 est de la forme x ֏ ax + b avec a = 7 et b = −1 : elle est donc affine, de coefficient de linéarité 7 et d’ordonnée à l’origine −1 . b) La fonction g : x ֏ −3 + 2 x est de la forme x ֏ ax + b avec a = 2 et b = −3 : elle est donc affine, de coefficient de linéarité 2 et d’ordonnée à l’origine −3 . c) La fonction h : x ֏ −9 x est de la forme x ֏ ax avec a = −9 : elle est donc linéaire (donc affine), de coefficient de linéarité −9 . d) La fonction h : x ֏ −8 est de la forme x ֏ k avec k = −8 : elle est donc constante (donc affine). ☺ Exercice p 166, n° 2 : En justifiant la réponse, préciser si chacune des fonctions suivantes est affine, linéaire ou constante : a) f : x ֏ −6 x × 4 ; b) g : x ֏ −3 + 2 x 2 ; c) h : x ֏ 4 x + 2 x ; d) i : x ֏ 0 x . Correction : a) Pour tout nombre relatif x, f ( x ) = −6 x × 4 = −24 x : la fonction f est de la forme x ֏ ax avec a = −24 : elle est donc linéaire (donc affine), de coefficient de linéarité −24 . b) La fonction g : x ֏ −3 + 2 x 2 n’est pas de la forme x ֏ ax + b , donc elle n’est pas affine (donc ni constante, ni linéaire). c) Pour tout nombre relatif x, h ( x ) = 4 x + 2 x = 6 x : la fonction h est de la forme x ֏ ax avec a = 6 : elle est donc linéaire (donc affine), de coefficient de linéarité 6. d) Pour tout nombre relatif x, i ( x ) = 0 × x = 0 : la fonction i est de la forme x ֏ k avec k = 0 : elle est donc constante (donc affine) (c’est la fonction nulle). ☺ Exercice p 166, n° 3 : En justifiant la réponse, préciser si chacune des fonctions suivantes est affine, linéaire ou constante : a) f : x ֏ x × 3 ; b) g : x ֏ 3 × x ; c) h : x ֏ x ÷ 3 ; d) i : x ֏ 3 ÷ x . Correction : a) La fonction f : x ֏ x × 3 est de la forme x ֏ ax avec a = 3 : elle est donc linéaire (donc affine), de coefficient de linéarité 3. b) La fonction g : x ֏ 3 × x est linéaire (donc affine), de coefficient de linéarité 3 (c’est la fonction f). 1 1 x : la fonction h est de la forme x ֏ ax avec a = : elle est donc 3 3 1 linéaire (donc affine), de coefficient de linéarité . 3 c) Pour tout nombre relatif x, h ( x ) = x ÷ 3 = d) La fonction i : x ֏ 3 ÷ x n’est pas de la forme x ֏ ax + b , donc elle n’est pas affine (donc ni constante, ni linéaire). ☺ Exercice p 166, n° 4 : En justifiant la réponse, préciser si chacune des fonctions suivantes est affine, linéaire ou constante : a) f : x ֏ 5 × x + 4 ; b) g : x ֏ x + 4 × 5 ; c) h : x ֏ 5 ÷ x + 4 ; d) i : x ֏ x ÷ 4 ÷ 5 . Correction : a) La fonction f : x ֏ 5 × x + 4 est de la forme x ֏ ax + b avec a = 5 et b = 4 : elle est donc affine, de coefficient de linéarité 5 et d’ordonnée à l’origine 4. b) Pour tout nombre relatif x, g ( x ) = x + 4 × 5 = x + 20 : la fonction g est de la forme x ֏ ax + b avec a = 1 et b = 20 : elle est donc affine, de coefficient de linéarité 1 et d’ordonnée à l’origine 20. c) La fonction h : x ֏ 5 ÷ x + 4 n’est pas de la forme x ֏ ax + b , donc elle n’est pas affine (donc ni constante, ni linéaire). x 1 1 × = x : la fonction h est de la forme x ֏ ax 4 5 20 1 1 avec a = : elle est donc linéaire (donc affine), de coefficient de linéarité . 20 20 d) Pour tout nombre relatif x, i ( x ) = x ÷ 4 ÷ 5 = ( x ÷ 4 ) ÷ 5 = ☺ Exercice p 166, n° 5 : En justifiant la réponse, préciser si chacune des fonctions suivantes est affine, linéaire ou constante : a) f : x ֏ x × x ; b) g : x ֏ −1, 4 ; 2 c) h : x ֏ − x ; d) i : x ֏ x . 3 Correction : a) Pour tout nombre relatif x, f ( x ) = x × x = x 2 : la fonction f n’est pas de la forme x ֏ ax + b , donc elle n’est pas affine (donc ni constante, ni linéaire). b) La fonction g : x ֏ −1, 4 est de la forme x ֏ k avec k = −1, 4 : elle est donc constante (donc affine). 2 2 − x est de la forme x ֏ ax + b avec a = −1 et b = : elle est donc affine, de 3 3 2 . coefficient de linéarité −1 et d’ordonnée à l’origine 3 c) La fonction h : x ֏ d) La fonction i : x ֏ x est de la forme x ֏ ax avec a = 1 : elle est donc linéaire (donc affine), de coefficient de linéarité 1 (c’est la fonction identité). ☺ Exercice p 166, n° 6 : On considère la fonction affine f définie par : f : x ֏ −2 x + 5 . 1) Calculer l’image de chacun des nombres suivants par la fonction f : a) 0 ; b) 1 ; c) −7 ; d) 3,5. 2) Calculer l’antécédent de chacun des nombres suivants par la fonction f : a) 5 ; b) 3 ; c) 1 ; d) 0. Correction : 1) a) Image de 0 : f ( 0 ) = −2 × 0 + 5 f (0) = 5 . b) Image de 1 : c) Image de −7 : d) Image de 3,5 : f (1) = −2 ×1 + 5 f ( −7 ) = −2 × ( −7 ) + 5 f ( 3,5 ) = −2 × 3,5 + 5 f (1) = 3 . f ( −7 ) = 19 . f ( 3,5) = −2 . f (1) = −2 + 5 f ( −7 ) = 14 + 5 f ( 3,5 ) = −7 + 5 Les images de 0 ; 1 ; −7 et 3,5 par la fonction f sont respectivement 5 ; 3 ; 19 et −2 . 2) a) Antécédents de 5 : b) Antécédents de 3 : c) Antécédents de 1 : d) Antécédents de 0 : f ( x) = 5 −2 x + 5 = 5 2x = 5 − 5 f ( x) = 3 −2 x + 5 = 3 2x = 5 − 3 2 x= 2 x =1. f ( x) = 1 −2 x + 5 = 1 2x = 5 −1 4 x= 2 x = 2. f ( x) = 0 −2 x + 5 = 0 2x = 5 5 x= . 2 2x = 0 x =0. Chacun des nombres 5 ; 3 ; 1 et 0 admet un unique antécédent par la fonction f : c’est respectivement 0 ; 1 ; 2 et 5 . 2 ☺ Exercice p 167, n° 18 : On considère la fonction f telle que : f : x ֏ 5 x − 7 . Calculer l’image par la fonction f de chaque nombre : a) 0 ; b) 8 ; c) −4 ; d) − 2 . 5 Correction : a) Image de 0 : b) Image de 8 : c) Image de −4 : f (0) = 5 × 0 − 7 f (8) = 5 × 8 − 7 f ( −4 ) = 5 × ( −4 ) − 7 f ( 0 ) = −7 . f ( 8 ) = 40 − 7 f ( −4 ) = −20 − 7 f ( 8 ) = 33 . f ( −4 ) = −27 . Les images de 0 ; 8 ; −4 et − 2 : 5 2 2 f − = 5× − − 7 5 5 2 f − = −2 − 7 5 2 f − = −9 . 5 d) Image de − 2 2 par la fonction f sont respectivement 0 ; 8 ; − 4 et − . 5 5 ☺ Exercice p 167, n° 19 : On considère la fonction g telle que : g ( x ) = −3 x + 9 . Calculer l’antécédent par la fonction g du nombre : a) 0 ; b) 3 ; c) −6 ; d) 2. Correction : a) Antécédents de 0 : b) Antécédents de 3 : c) Antécédents de −6 : d) Antécédents de 2 : g ( x) = 0 −3 x + 9 = 0 3x = 9 9 x= 3 x = 3. g ( x) = 3 −3 x + 9 = 3 3x = 9 − 3 6 x= 3 x = 2. g ( x ) = −6 −3 x + 9 = −6 3x = 9 + 6 15 x= 3 x = 5. g ( x) = 2 −3 x + 9 = 2 3x = 9 − 2 7 x= . 3 Chacun des nombres 0 ; 3 ; −6 et 2 admet un unique antécédent par la fonction g : c’est respectivement 3 ; 2 ; 5 7 et . 3 ☺ Exercices p 167, n° 20, 21 et 22 : On considère les trois fonctions suivantes : f1 : x ֏ −3 x ; f2 : x ֏ 2 x + 5 ; f3 : x ֏ 7 . ☺ Exercice n° 20 : Pour chaque fonction, calculer l’image de : a) 0 ; b) 7 ; c) −2, 5 ; d) − 2 . 3 Correction : Pour la fonction f1 : c) Image de −2, 5 : a) Image de 0 : b) Image de 7 : f1 ( 0 ) = −3 × 0 f1 ( 7 ) = −3 × 7 f1 ( −2,5 ) = −3 × ( −2,5) f1 ( 0 ) = 0 . f1 ( 7 ) = −21 . f1 ( −2,5 ) = 7,5 . Les images de 0 ; 7 ; −2, 5 et − 2 : 3 2 2 f1 − = −3 × − 3 3 2 f1 − = 2 . 3 d) Image de − 2 par la fonction f1 sont respectivement 0 ; − 21 ; 7,5 et 2 . 3 Pour la fonction f 2 : a) Image de 0 : b) Image de 7 : c) Image de −2, 5 : f2 ( 0) = 2 × 0 + 5 f2 ( 7 ) = 2 × 7 + 5 f 2 ( −2,5) = 2 × ( −2,5 ) + 5 f2 ( 0) = 0 + 5 f 2 ( 7 ) = 14 + 5 f 2 ( −2,5) = −5 + 5 f2 ( 0) = 5 . f 2 ( 7 ) = 19 . f 2 ( −2,5 ) = 0 . Les images de 0 ; 7 ; −2, 5 et − 2 : 3 2 2 f2 − = 2 × − + 5 3 3 4 15 2 f2 − = − + 3 3 3 2 11 . f2 − = 3 3 d) Image de − 2 par la fonction f 2 sont respectivement 5 ; 19 ; 0 et 11 . 3 3 Pour la fonction f3 : Pour tout nombre relatif x, on a f 3 ( x ) = 7 : les nombres ont donc tous pour image 7 par la fonction f3 . ☺ Exercice p 167, n° 21 : Pour chacune des fonctions f1 et f 2 , déterminer l’antécédent du nombre : 2 a) 0 ; b) 7 ; c) −2, 5 ; d) − . 3 Correction : Pour la fonction f1 : b) Antécédents de 7 : a) Antécédents de 0 : c) Antécédents de −2, 5 : d) Antécédents de − f1 ( x ) = 0 f1 ( x ) = 7 f1 ( x ) = −2,5 f1 ( x ) = − −3 x = 0 −3 x = 7 −3 x = −2,5 −3 x = − x =0. x=− 7 . 3 2 3 2 3 2 1 x = − × − 3 3 2 x= . 9 2, 5 3 5 x= . 6 x= 2 admet un unique antécédent par la fonction f1 : c’est respectivement 3 Chacun des nombres 0 ; 7 ; −2, 5 et − 0; − 2 : 3 7 5 2 ; et . 3 6 9 Pour la fonction f 2 : a) Antécédents de 0 : b) Antécédents de 7 : c) Antécédents de −2, 5 : f2 ( x ) = 0 f2 ( x ) = 7 f 2 ( x ) = −2,5 2x + 5 = 0 2x + 5 = 7 2 x + 5 = −2,5 2 x = −5 2x = 7 − 5 2 x = −2, 5 − 5 5 x=− . 2 x= 2 2 7, 5 2 15 x=− . 4 x=− x =1. Chacun des nombres 0 ; 7 ; −2, 5 et − − d) Antécédents de − ☺ Exercice p 167, n° 22 : Pour la fonction f3 , rechercher les antécédents du nombre : ; b) 7 ; c) −2, 5 ; d) − 2 . 3 Correction : Pour tout nombre relatif x, on a f 3 ( x ) = 7 , donc : 2 n’ont aucun antécédent par la fonction f3 . 3 b) le nombres 7 admet une infinité d’antécédents par la fonction f3 : tout nombre relatif. a) c) et d) les nombres 0 ; −2, 5 et − 2 3 2 2x + 5 = − 3 2 2x = − − 5 3 2 15 2x = − − 3 3 17 1 x=− × 3 2 17 x=− . 6 f2 ( x ) = − 2 admet un unique antécédent par la fonction f 2 : c’est respectivement 3 5 15 17 ;1; − et − . 2 4 6 a) 0 2 : 3 ☺ Exercice p 171, n° 58 : On compare deux formules de locations de DVD : • Option 1 : chaque DVD est loué 3,50 € ; • Option 2 : on paye un abonnement annuel de 12 €, puis 2 € par DVD loué. On note x le nombre de DVD loués sur l’année. 1) Recopier et compléter le tableau suivant : Nombre de DVD loués 0 2 6 Prix avec l’option 1 (en €) Prix avec l’option 2 (en €) 2) Déterminer la fonction f qui modélise le prix à payer en € en fonction de x avec l’option 1. Quelle est la nature de cette fonction ? Justifier la réponse. 3) a) Déterminer la fonction g qui modélise le prix à payer en € en fonction de x avec l’option 2. b) Quelle est la nature de cette fonction ? Justifier la réponse. c) Combien coûte la location de 20 DVD avec l’option 2 ? 4) Quelle option permet de louer le plus de DVD si on dispose d’un budget de 70 € ? Correction : 1) Tableau : Nombre de DVD loués 0 2 6 Prix avec l’option 1 (en €) 0 7 21 Prix avec l’option 2 (en €) 12 16 24 2) Le prix à payer en € en fonction de x avec l’option 1 est modélisé par la fonction f : x ֏ 3,5 x . La fonction f est de la forme x ֏ ax avec a = 3, 5 : elle est donc linéaire, de coefficient de linéarité 3,5. 3) a) Le prix à payer en € en fonction de x avec l’option 2 est modélisé par la fonction g : x ֏ 12 + 2 x . b) La fonction g est de la forme x ֏ ax + b avec a = 2 et b = 12 : elle est donc affine, de coefficient de linéarité 2 et d’ordonnée à l’origine 12. c) g ( 20 ) = 12 + 2 × 20 g ( 20 ) = 12 + 40 g ( 20 ) = 52 . La location de 20 DVD avec l’option 2 coûte donc 52 €. 4) f ( x ) = 70 3, 5 x = 70 70 x= 3, 5 x = 20 . g ( x ) = 70 12 + 2 x = 70 2 x = 58 x = 29 . Avec 70 €, on peut louer 20 DVD avec l’option 1 et 29 DVD avec l’option 2 : c’est donc l’option 2 qui permet de louer le plus de DVD pour cette somme.