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Fonctions : fonction paire, impaire, affine et linéaire

L’essentiel

Une fonction paire vérifie f(−x) = f(x) : sa courbe est symétrique par rapport à l’axe des ordonnées. Une fonction impaire vérifie f(−x) = −f(x) : sa courbe est symétrique par rapport à l’origine. Une fonction affine s’écrit f(x) = ax + b et se représente par une droite.

Image, antécédent et courbe

Une fonction associe à chaque nombre x un unique nombre f(x). Avant d’étudier une fonction paire ou une fonction affine, il faut maîtriser deux mots. f(x) est l’image de x, et x est un antécédent de f(x).

Un nombre a une seule image, mais il peut avoir plusieurs antécédents, ou aucun.

  • Si f(x) = x² − 3, l’image de 2 est f(2) = 4 − 3 = 1.
  • Les antécédents de 6 vérifient x² − 3 = 6, soit x² = 9 : ce sont 3 et −3.
  • Sur la courbe, on lit les antécédents sur l’axe horizontal et les images sur l’axe vertical.

Fonction affine : formule et reconnaissance

Dans f(x) = ax + b, le nombre a est le coefficient directeur et b l’ordonnée à l’origine. Si b = 0, la fonction est linéaire et modélise une situation de proportionnalité. Si a = 0, elle est constante.

Fonction affine : f(x) = ax + b. Fonction linéaire : f(x) = ax.

Comment reconnaître une fonction affine
ExpressionNaturePourquoi
f(x) = 3x − 2Affinea = 3 et b = −2
g(x) = 5xLinéaire, donc affinea = 5 et b = 0
h(x) = 4Constante, donc affinea = 0 et b = 4
k(x) = x² + 1Ni affine ni linéairex est au carré
m(x) = 2/xNi affine ni linéairex est au dénominateur

Calculer l’expression d’une fonction affine

Si la droite passe par (x₁ ; y₁) et (x₂ ; y₂), alors a = (y₂ − y₁) ÷ (x₂ − x₁).

  • Exemple résolu : trouve la fonction affine telle que f(2) = 7 et f(5) = 16.
  • Étape 1 : calcule a. a = (16 − 7) ÷ (5 − 2) = 9 ÷ 3 = 3.
  • Étape 2 : calcule b avec un point. f(2) = 7 donne 3 × 2 + b = 7, donc b = 1.
  • Étape 3 : conclus et vérifie. f(x) = 3x + 1, et f(5) = 15 + 1 = 16.

Représentation graphique d’une fonction affine

La représentation graphique d’une fonction affine est une droite. Celle d’une fonction linéaire passe par l’origine. Le signe de a donne le sens de variation : si a > 0, la fonction est croissante ; si a < 0, elle est décroissante.

  • Étape 1 : choisis deux valeurs de x. Pour f(x) = 2x − 1, prends 0 et 3.
  • Étape 2 : calcule leurs images. f(0) = −1 et f(3) = 5.
  • Étape 3 : place les points (0 ; −1) et (3 ; 5), puis trace la droite.

Astuce : Le coefficient directeur se lit sur la droite : quand x augmente de 1, y varie de a.

Fonction paire et fonction impaire

Sur un ensemble symétrique par rapport à 0 : paire si f(−x) = f(x), impaire si f(−x) = −f(x) pour tout x.

  • Étape 1 : vérifie que l’ensemble de définition est symétrique par rapport à 0. Si ce n’est pas le cas, la fonction n’est ni paire ni impaire.
  • Étape 2 : calcule f(−x) en remplaçant x par (−x).
  • Étape 3 : compare le résultat à f(x) et à −f(x).
  • Étape 4 : pour prouver qu’elle n’est ni l’une ni l’autre, donne un contre-exemple chiffré.
Les fonctions de référence
Fonction paireFonction impaireNi l’une ni l’autre
x²x³√x
Valeur absolue |x|1/xx + 1
cos xsin xx² + x
  • f(x) = x² + 1 : f(−x) = (−x)² + 1 = x² + 1 = f(x). Elle est paire.
  • g(x) = x³ − 2x : g(−x) = −x³ + 2x = −g(x). Elle est impaire.
  • h(x) = x² + x : h(1) = 2 et h(−1) = 0. On n’a ni h(−1) = h(1), ni h(−1) = −h(1) : elle n’est ni paire ni impaire.

Les erreurs à éviter

  • f(x) = 2x + 3 : l’ordonnée à l’origine est 2 L’ordonnée à l’origine est 3

    C’est la valeur de f(0), soit le nombre sans x.

  • Une fonction qui n’est pas paire est impaire Elle peut n’être ni paire ni impaire

    La plupart des fonctions ne sont ni l’une ni l’autre, comme x² + x.

  • f(2) = 5 : l’image de 5 est 2 5 est l’image de 2, et 2 est un antécédent de 5

    L’image est le résultat f(x), l’antécédent est le nombre de départ.

Exercices corrigés

  1. 1. Si f(x) = 3x − 4, quelle est l’image de 2 ?

    Voir la correction

    2. f(2) = 3 × 2 − 4 = 2.

  2. 2. Si f(x) = 2x + 5, quel est l’antécédent de 11 ?

    Voir la correction

    3. 2x + 5 = 11 donne 2x = 6, donc x = 3. Le résultat 27 est l’image de 11, pas son antécédent.

  3. 3. Laquelle de ces fonctions est affine ?

    Voir la correction

    f(x) = 4 − 3x. 4 − 3x s’écrit −3x + 4 : a = −3 et b = 4.

  4. 4. Une droite passe par A(1 ; 2) et B(3 ; 8). Quel est son coefficient directeur ?

    Voir la correction

    3. a = (8 − 2) ÷ (3 − 1) = 6 ÷ 2 = 3.

  5. 5. La fonction f(x) = x⁴ − 3x², définie sur R, est :

    Voir la correction

    paire. f(−x) = (−x)⁴ − 3(−x)² = x⁴ − 3x² = f(x).

  6. 6. La fonction g(x) = x³ + x + 1, définie sur R, est :

    Voir la correction

    ni paire ni impaire. g(1) = 3 et g(−1) = −1 : on n’a ni g(−1) = g(1), ni g(−1) = −g(1).

Questions fréquentes

Comment reconnaître une fonction affine ?

Son expression s’écrit ax + b, sans x², sans x au dénominateur ni sous une racine. Sa courbe est une droite non verticale.

Quelle est la différence entre fonction linéaire et fonction affine ?

Une fonction linéaire est une fonction affine avec b = 0 : sa droite passe par l’origine. Toute fonction linéaire est affine, mais l’inverse est faux.

Une fonction peut-elle être à la fois paire et impaire ?

Oui, mais seulement la fonction nulle, f(x) = 0, définie sur un ensemble symétrique par rapport à 0.

Comment calculer un coefficient directeur ?

Prends deux points de la droite et divise la différence des ordonnées par la différence des abscisses, dans le même ordre.

Pour aller plus loin