Première A · Leçon 2
Généralités sur les fonctions numériques d’une variable réelle
Exercices corrigés
QCM — Applications & polynômes
Exercice 1 — QCM (chaque question : une seule bonne réponse parmi a, b, c, d)
1) Soit $f:\mathbb{R}\to\mathbb{R}$, $f(x)=x^2$. L'application $f$ est :
a) injective b) surjective c) bijective d) ni injective ni surjective
2) Soit $g:[0;+\infty[\to[0;+\infty[$, $g(x)=x^2$. L'application $g$ est :
a) injective seulement b) surjective seulement c) bijective d) ni injective ni surjective
3) Le polynôme $P(x)=x^3-3x^2+4$ admet $x=-1$ pour racine. Après division euclidienne par $(x+1)$, le quotient est :
a) $x^2-2x+2$ b) $x^2-4x+4$ c) $x^2-2x-4$ d) $x^2+2x-4$
4) Le trinôme $x^2-7x+10$ a pour racines $x_1$ et $x_2$. La valeur de $x_1+x_2$ est :
a) $-7$ b) $7$ c) $10$ d) $-10$
Voir le corrigé
- Réponse : d. $f(-2)=f(2)=4$ donc $f$ n'est pas injective ; $-1$ n'a pas d'antécédent réel donc $f$ n'est pas surjective.
- Réponse : c. Sur $[0;+\infty[$, $g$ est strictement croissante (injective) et prend toutes les valeurs de $[0;+\infty[$ (surjective) : $g$ est bijective, de réciproque $g^{-1}(x)=\sqrt{x}$.
- Réponse : c. Division euclidienne : $x^3-3x^2+4=(x+1)(x^2-4x+4)$. Vérification : $(x+1)(x^2-4x+4)=x^3-4x^2+4x+x^2-4x+4=x^3-3x^2+4$. ✓
- Réponse : b. Pour $ax^2+bx+c$, la somme des racines vaut $-b/a$. Ici $-(-7)/1=7$.
QCM — Image, antécédent et variation
Exercice 1 — QCM (chaque question : une seule bonne réponse parmi a, b, c, d)
1) On considère $f(x)=x^2-4x+1$ définie sur $\mathbb{R}$. $f(3)$ vaut :
a) $-2$ b) $2$ c) $-8$ d) $10$
2) L'image de l'intervalle $[0;4]$ par $f$ est :
a) $[-3;1]$ b) $[-4;1]$ c) $[-3;4]$ d) $[1;4]$
3) $f(-1)$ et $f(1)$ valent respectivement :
a) $6$ et $-2$ b) $-2$ et $6$ c) $6$ et $6$ d) $-2$ et $-2$
4) $f$ est décroissante sur :
a) $]-\infty;2]$ b) $[2;+\infty[$ c) $[0;4]$ d) $\mathbb{R}$
Voir le corrigé
- Réponse : a. $f(3)=9-12+1=-2$.
- Réponse : a. $f(x)=(x-2)^2-3$ : minimum $-3$ en $x=2\in[0;4]$, $f(0)=1$, $f(4)=1$ (maximum). Image $=[-3;1]$.
- Réponse : a. $f(-1)=1+4+1=6$ ; $f(1)=1-4+1=-2$. Comme $f(-1)\ne f(1)$, $f$ n'est pas paire.
- Réponse : a. $f(x)=(x-2)^2-3$ : sommet en $x=2$, décroissante sur $]-\infty;2]$, croissante sur $[2;+\infty[$.
Situation d'intégration — Coopérative de karité
Exercice 2 — Situation d'intégration
Une coopérative de transformation de karité produit des barres de savon. Le coût de production quotidien $C(x)$ (en milliers de francs CFA), pour $x$ centaines de barres produites ($x\in[0;10]$), est modélisé par $C(x)=x^2-6x+50$.
Consigne : 1) Montrer, en comparant directement $C(a)$ et $C(b)$, que $C$ est décroissante sur $[0;3]$. 2) Calculer le coût minimal, atteint en $x=3$. 3) Déterminer l'image de l'intervalle $[0;6]$ par $C$, et interpréter en termes de coût minimal et maximal sur cette plage de production.
Exercice supplémentaire — Coût de production
Exercice supplémentaire. Une unité de transformation de riz a un coût de production quotidien (en milliers de FCFA) modélisé par $C(x)=x^2-8x+20$ pour $x\in[0;8]$ ($x$ en tonnes traitées).
1) Montrer, en comparant directement $C(a)$ et $C(b)$, que $C$ est décroissante sur $[0;4]$ puis croissante sur $[4;8]$.
2) Calculer le coût minimal.
3) Déterminer l'image de $[0;8]$ par $C$ et interpréter.
Problème — Trajectoire d'un jet d'eau
Problème. Lors d'une démonstration scientifique dans un lycée, un professeur modélise la trajectoire d'un jet d'eau lancé par une pompe manuelle par la fonction $h(x)=-x^2+6x-5$, où $x$ est la distance horizontale (en mètres) et $h(x)$ la hauteur du jet (en mètres), pour $x\in[1;5]$.
1) Calculer $h(1)$, $h(3)$ et $h(5)$.
2) Montrer, en comparant directement $h(a)$ et $h(b)$, que $h$ est croissante sur $[1;3]$ puis décroissante sur $[3;5]$.
3) En déduire l'image de l'intervalle $[1;5]$ par $h$, et interpréter en termes de hauteur du jet.
4) Le domaine de définition $[1;5]$ est-il symétrique par rapport à $0$ ? $h$ peut-elle être qualifiée de paire ou impaire sur ce domaine ? Justifier.
