Fonctions affines et polynômes de degré 2
Rappel sur les fonctions affines
Les fonctions affines sont parmi les plus simples et les plus courantes. Elles décrivent des relations où une quantité varie proportionnellement à une autre, potentiellement décalée par une constante.
Définition et représentation graphique
Une fonction est dite affine si elle peut s'écrire sous la forme , où et sont des nombres réels fixés, et est la variable réelle. Le domaine de définition d'une fonction affine est . La représentation graphique d'une fonction affine est une droite.
Coefficient directeur et ordonnée à l'origine
Dans l'expression :
- est le coefficient directeur (ou pente) de la droite. Il indique la "raideur" de la droite et son sens.
- Si , la droite "monte" (la fonction est croissante).
- Si , la droite "descend" (la fonction est décroissante).
- Si , la fonction est constante () et la droite est horizontale.
- est l'ordonnée à l'origine. C'est la valeur de lorsque , c'est-à-dire le point où la droite coupe l'axe des ordonnées. Le point de coordonnées est .
Sens de variation
Le sens de variation d'une fonction affine dépend entièrement du signe de son coefficient directeur :
- Si , la fonction est strictement croissante sur .
- Si , la fonction est strictement décroissante sur .
- Si , la fonction est constante sur .
Le coefficient directeur est la clé pour comprendre le comportement d'une fonction affine.
Fonctions polynômes de degré 2 (fonctions carrées)
Les fonctions polynômes de degré 2, aussi appelées fonctions quadratiques, sont caractérisées par la présence d'un terme . Leur représentation graphique est une parabole.
Forme canonique et forme développée
Une fonction polynôme de degré 2 peut s'écrire sous deux formes principales :
- Forme développée (ou générale): , où , , sont des réels et .
- Forme canonique: , où .
- Les coordonnées du sommet de la parabole sont .
- On a et .
Le passage d'une forme à l'autre est une compétence importante. La forme canonique est particulièrement utile pour déterminer le sommet et le sens de variation.
Sommet de la parabole
Le sommet de la parabole est le point où la fonction atteint son extremum (maximum ou minimum). Ses coordonnées sont .
- Si , la parabole est "ouverte vers le haut". Le sommet est un minimum.
- Si , la parabole est "ouverte vers le bas". Le sommet est un maximum.
Sens de variation et tableau de variation
Le sens de variation d'une fonction polynôme de degré 2 dépend du signe de et de la position par rapport au sommet.
-
Si : La fonction est d'abord décroissante jusqu'à , puis croissante après .
-
Si : La fonction est d'abord croissante jusqu'à , puis décroissante après .
Le signe de détermine l'orientation de la parabole et la nature de l'extremum.
Résolution d'équations et inéquations du second degré
La résolution des équations et inéquations du type ou est une compétence fondamentale.
Discriminant et racines
Pour résoudre l'équation , on calcule le discriminant .
- Si : L'équation a deux solutions réelles distinctes (deux racines) : et .
- Si : L'équation a une unique solution réelle (une racine double) : .
- Si : L'équation n'a pas de solution réelle.
Signe du trinôme
Le signe du trinôme dépend du signe de et des racines (s'il y en a).
- Si : Le trinôme est toujours du signe de .
- Si : Le trinôme est toujours du signe de , et s'annule en .
- Si : Le trinôme est du signe de à l'extérieur des racines ( et ) et du signe opposé à entre les racines.
| (si ) | ||||
| (si ) |
Interprétation graphique
- Les solutions de correspondent aux abscisses des points d'intersection de la parabole avec l'axe des abscisses.
- L'inéquation correspond aux intervalles où la parabole est au-dessus de l'axe des abscisses.
- L'inéquation correspond aux intervalles où la parabole est en-dessous de l'axe des abscisses.


