Une fonction est un processus mathématique qui associe à chaque nombre x (qu'on appelle la variable) un seul et unique résultat.
f : x ↦ f(x)
On dit que f est une fonction, et que f(x) est "l'image de x par f".
⚡ Analogie
Une fonction, c'est comme une machine : on glisse un nombre dans l'entrée (x), et une seule valeur sort de la machine (f(x)). La même entrée donne TOUJOURS la même sortie.
Vocabulaire fondamental
Antécédent
Le x qu'on donne en entrée. Ce qu'on connaît.
Image
Le f(x) qu'on obtient en sortie. Ce qu'on cherche.
f(x)
Se lit "f de x". C'est l'image de x par f.
Variable
Le x, le nombre qui peut changer de valeur.
Domaine de f
L'ensemble des x acceptés par f (au brevet : souvent tous les réels).
Repère (O, x, y)
Axes perpendiculaires avec une origine O pour représenter f.
⚠ Piège n°1 du brevet
"Calcule l'image de 3" → tu calcules f(3). "Trouve l'antécédent de 5" → tu résous f(x) = 5. Ne jamais confondre les deux !
Calculer une image — méthode
Soit f(x) = 2x + 3. Calcule l'image de 4.
1
On remplace x par 4 dans l'expression : f(4) = 2 × 4 + 3
2
On calcule : = 8 + 3 = 11
3
Conclusion : L'image de 4 par f est 11, et l'antécédent de 11 par f est 4.
⚡ Remarque
On peut aussi noter : f(4) = 11, ce qui se lit "f de 4 égale 11".
Trouver un antécédent — méthode
Soit f(x) = 2x + 3. Quel est l'antécédent de 11 par f ?
1
On pose l'équation : f(x) = 11, soit 2x + 3 = 11
2
On résout : 2x = 11 − 3 = 8
3
x = 8 ÷ 2 = 4
4
Conclusion : L'antécédent de 11 par f est 4.
Un antécédent peut ne pas exister, ou il peut y en avoir plusieurs selon la fonction (par exemple pour une parabole). Pour une droite, il y en a exactement 1 (sauf si a = 0).
2 — Tableau de valeurs
Construire un tableau de valeurs
Pour f(x) = 3x − 1, on calcule f(x) pour plusieurs valeurs de x :
On place au moins 2 points du tableau dans le repère, puis on les relie avec une RÈGLE. Au brevet, toujours utiliser une règle.
Lire un graphique
→
Lire l'image de x = 3 : depuis x = 3 sur l'axe horizontal, monter verticalement jusqu'à la courbe, puis lire la valeur sur l'axe y. C'est f(3).
←
Lire l'antécédent de y = 5 : depuis y = 5 sur l'axe vertical, aller horizontalement jusqu'à la courbe, puis lire la valeur sur l'axe x. C'est l'antécédent.
⚠ Lecture graphique
Au brevet, la lecture graphique doit être précise. Si l'échelle est 1 carreau = 0,5, fais bien attention ! Prends des points sur des intersections de la grille pour être sûr.
3 — Fonction linéaire f(x) = ax
Définition et propriétés
f(x) = ax (a ≠ 0)
a est le coefficient directeur (aussi appelé "pente" ou "taux de variation").
✓
Le graphique est une droite qui passe toujours par l'origine (0 ; 0).
✓
Si a > 0 → la droite est croissante (monte de gauche à droite).
✓
Si a < 0 → la droite est décroissante (descend de gauche à droite).
✓
Plus |a| est grand, plus la droite est inclinée.
⚠ Règle absolue
Une fonction linéaire PASSE TOUJOURS PAR (0;0). Si la droite ne passe pas par l'origine, ce n'est pas une fonction linéaire, c'est une fonction affine.
Trouver a depuis un graphique
Si la droite linéaire passe par l'origine et par un point (x ; y) :
a = y ÷ x (avec x ≠ 0)
Exemple 1 : la droite passe par (3 ; 6) → a = 6 ÷ 3 = 2 → f(x) = 2x
Exemple 2 : la droite passe par (4 ; −8) → a = −8 ÷ 4 = −2 → f(x) = −2x
Prendre le point graphique avec les coordonnées entières les plus faciles à lire sur la grille.
Lien avec la proportionnalité
Une fonction linéaire modélise une situation de proportionnalité.
y = ax ⟺ y est proportionnel à x avec coefficient a
Exemple : Le prix P d'un produit vendu 3€ l'unité : P(x) = 3x. Pour 7 unités, P(7) = 21€.
Quantité x
0
1
4
7
10
Prix P (€)
0
3
12
21
30
4 — Fonction affine f(x) = ax + b
Définition et paramètres
f(x) = ax + b
a = coefficient directeur
Détermine la pente (inclinaison) de la droite. a > 0 → monte. a < 0 → descend.
b = ordonnée à l'origine
Point où la droite coupe l'axe y. f(0) = b, donc le point (0 ; b) est sur la droite.
💡 Cas particuliers
Si b = 0 → f(x) = ax → fonction linéaire (cas particulier d'affine).
Si a = 0 → f(x) = b → droite horizontale, fonction constante.
Tracer une droite affine — méthode complète
Pour tracer f(x) = 2x + 1 :
1
Calcule f(0) = 2×0 + 1 = 1 → Point A(0 ; 1) — c'est l'ordonnée à l'origine
2
Calcule f(2) = 2×2 + 1 = 5 → Point B(2 ; 5)
3
Place les deux points A et B dans le repère avec précision
4
Trace la droite avec une règle en passant exactement par A et B
5
Prolonge la droite dans les deux sens (mettre des flèches aux extrémités)
⚠ Vérification obligatoire
Calcule un 3ème point (ex : f(4) = 9) et vérifie qu'il est bien sur ta droite. Si non, tu as fait une erreur.
Trouver a et b depuis 2 points
On connaît deux points de la droite : A(x₁ ; y₁) et B(x₂ ; y₂).
a = (y₂ − y₁) ÷ (x₂ − x₁)
Puis on trouve b avec : b = y₁ − a × x₁ (ou utilise f(0) si l'axe y est visible).
Exemple : la droite passe par (1 ; 5) et (3 ; 11).
1
a = (11 − 5) ÷ (3 − 1) = 6 ÷ 2 = 3
2
b = 5 − 3 × 1 = 5 − 3 = 2
3
Donc f(x) = 3x + 2 ✓ (vérif : f(3) = 9+2 = 11 ✓)
5 — Taux de variation
Définition et formule
Le taux de variation de f entre x₁ et x₂ mesure de combien f(x) varie en moyenne par unité de x :
(f(x₂) − f(x₁)) ÷ (x₂ − x₁)
💡 Propriété clé
Pour une fonction affine f(x) = ax + b, le taux de variation est toujours égal à a, quelle que soient les valeurs x₁ et x₂ choisies. C'est la définition même d'une droite.
Exemple : f(x) = 3x − 2. Taux de variation entre x₁ = 1 et x₂ = 4 :
a = coefficient directeur (= pente = taux de variation)
✓
Graphique = droite passant par (0 ; 0) obligatoirement
↑
a > 0 → droite croissante (monte)
↓
a < 0 → droite décroissante (descend)
≡
Si on connaît un point (x ; y) sur la droite : a = y ÷ x
⚠ Règle absolue — brevet
Une fonction linéaire PASSE TOUJOURS PAR (0 ; 0). Si la droite ne passe pas par l'origine, c'est une fonction AFFINE, pas linéaire.
Graphique interactif — f(x) = ax
a =
2
f(x) = 2x — passe par (0 ; 0)
La droite monte car a = 2 > 0
Propriété de proportionnalité
Pour une fonction linéaire f(x) = ax :
f(k × x) = k × f(x)
Exemple : f(x) = 5x. On sait que f(3) = 15.
→ f(6) = f(2×3) = 2 × f(3) = 2 × 15 = 30
→ f(9) = f(3×3) = 3 × 15 = 45
x
−3
−1
0
1
3
6
f(x)=5x
−15
−5
0
5
15
30
Le point (0 ; 0) est toujours dans le tableau → signature de la fonction linéaire.
Trouver le coefficient a
Méthode 1 : si on connaît un point (x₀ ; y₀) avec x₀ ≠ 0 :
a = y₀ ÷ x₀
Méthode 2 : si on sait que f est linéaire et f(k) = m :
a = m ÷ k
Exemple : f est linéaire et f(4) = −12 → a = −12 ÷ 4 = −3 → f(x) = −3x
Fonction affine — Rappel complet
f(x) = ax + b
a = coefficient directeur
Pente. Si a > 0 → croissante. Si a < 0 → décroissante. Si a = 0 → constante.
b = ordonnée à l'origine
La droite coupe l'axe y au point (0 ; b). On lit directement b sur le graphique.
La fonction linéaire f(x) = ax est un cas particulier d'affine avec b = 0.
Graphique interactif — f(x) = ax + b
a =
1
b =
2
f(x) = x + 2
■ f(x) = ax+b
■ point (0 ; b)
Droites parallèles et sécantes
∥
Droites parallèles : même coefficient directeur a, mais b différent. Ex : f(x) = 2x + 1 et g(x) = 2x − 3 sont parallèles car a = 2 pour les deux.
×
Droites sécantes : coefficients directeurs différents. Elles se coupent en un seul point. Ex : f(x) = 2x + 1 et g(x) = x + 3.
Deux droites sont parallèles ⟺ même coefficient a
Trouver a et b depuis le graphique
1
b : lire l'ordonnée à l'origine (où la droite coupe l'axe y). Valeur lue directement.
2
Identifier un 2ème point (x₂ ; y₂) clairement sur la droite.
3
a = (y₂ − b) ÷ x₂ ou a = (y₂ − y₁) ÷ (x₂ − x₁) avec deux points quelconques.
Exemple : La droite coupe l'axe y en (0 ; −2) et passe par (3 ; 4).
b = −2 | a = (4 − (−2)) ÷ 3 = 6 ÷ 3 = 2 | Donc f(x) = 2x − 2
Sens de variation d'une fonction
On dit qu'une fonction est :
📈 Croissante
Quand x augmente, f(x) augmente aussi. La droite monte de gauche à droite.
📉 Décroissante
Quand x augmente, f(x) diminue. La droite descend de gauche à droite.
f croissante ⟺ a > 0
f décroissante ⟺ a < 0
Pour une fonction affine f(x) = ax + b, c'est uniquement le signe de a qui détermine si f est croissante ou décroissante. b n'a aucun effet sur le sens de variation.
Graphique interactif — sens de variation
a =
2
b =
0
f(x) = 2x
📈 a = 2 > 0 → f est CROISSANTE
Tableau de valeurs et variation
Pour f(x) = −2x + 5 (a = −2 < 0 → décroissante) :
x
−2
−1
0
1
2
3
f(x)
9
7
5
3
1
−1
On vérifie : quand x passe de −2 à 3, f(x) passe de 9 à −1 : il diminue. ✓
⚠ Piège
Ne pas confondre "la fonction croît" (f(x) augmente quand x augmente) avec "f(x) est positif". Une fonction peut être positive et décroissante en même temps.
Tableau de variation — comment le construire
Pour f(x) = 3x − 1 sur [−2 ; 4] :
a = 3 > 0 donc f est croissante sur tout son domaine.
x
−2
4
f(x) = 3x−1
f(−2) = −7
↗
f(4) = 11
Pour g(x) = −x + 2 sur [−3 ; 3] :
a = −1 < 0 donc g est décroissante sur tout son domaine.
x
−3
3
g(x) = −x+2
g(−3) = 5
↘
g(3) = −1
Dans un tableau de variation : si f est croissante, la plus petite valeur est à gauche et la plus grande à droite. C'est l'inverse si f est décroissante.
Maximum et minimum sur un intervalle
Sur un intervalle [a ; b], pour une fonction affine :
↑
Si f est croissante : minimum = f(a), maximum = f(b)
↓
Si f est décroissante : minimum = f(b), maximum = f(a)
Exemple : f(x) = 2x − 4 sur [−1 ; 5].
a = 2 > 0 → f croissante. Min = f(−1) = −6. Max = f(5) = 6.
Comparaison des fonctions
■f(x) = 2x (linéaire)
■g(x) = x + 2 (affine)
■h(x) = x² (quadratique)
Lire les coordonnées — Clique sur le graphique !
Clique sur la droite jaune pour lire les coordonnées d'un point :
Clique sur le graphique pour lire un point →
Exercice de lecture graphique
La droite affichée a pour équation f(x) = 1,5x − 1.
?
f(2) = 1,5×2 − 1 = 2
?
Antécédent de 2 : 1,5x − 1 = 2 → 1,5x = 3 → x = 2
?
f(0) = −1 → la droite coupe l'axe y en (0 ; −1)
Intersection de deux droites
L'intersection de deux droites f et g est le point où elles se croisent. En ce point, f(x) = g(x).
Résoudre f(x) = g(x) pour trouver l'abscisse du point d'intersection
Puis calculer l'ordonnée en substituant x trouvé dans f(x) (ou g(x), c'est la même valeur).
Méthode algébrique — exemple complet
f(x) = 2x + 1 et g(x) = x + 3. Trouver le point d'intersection.
1
On pose : 2x + 1 = x + 3
2
On isole x : 2x − x = 3 − 1 → x = 2
3
On calcule l'ordonnée : f(2) = 2×2 + 1 = 5
4
Vérification : g(2) = 2 + 3 = 5 ✓
✓
Le point d'intersection est (2 ; 5).
Graphique interactif — intersection
■ f(x) = 2x + 1
■ g(x) = x + 3
● Intersection en (2 ; 5)
Comparer deux fonctions : f(x) > g(x)
Après avoir trouvé l'intersection en x = x₀, on peut comparer f et g de chaque côté.
Exemple : f(x) = 2x + 1 et g(x) = x + 3. Intersection en x = 2.
?
Pour x = 0 : f(0) = 1, g(0) = 3 → g > f → g(x) > f(x) pour x < 2
?
Pour x = 4 : f(4) = 9, g(4) = 7 → f > g → f(x) > g(x) pour x > 2
En regardant les coefficients directeurs : f a a = 2, g a a = 1. Comme 2 > 1, f "monte plus vite" que g, donc f dépasse g à partir de x = 2.