Fonctions linéaires

Fonction linéaire, coefficient, additivité, représentation graphique, proportionnalité, pourcentages.

7 sections · 103 exercices

Fonctions linéaires

Le tableau est vide…

Il t’attend au tableau. Il va t’expliquer le chapitre et l’écrire devant toi — tu peux l’arrêter quand tu veux pour poser une question, à l’écrit ou à la voix.

Il parle en tunisien — tu peux passer au français quand tu veux.

Tu peux aussi répondre à la voix 🎤

Le cours

Ce qu’il t’explique

Il vient de te l’expliquer au tableau. Ici, tu le relis — et tu peux lui demander de reprendre n’importe quel passage.

Une fonction linéaire, c'est la traduction mathématique d'une seule idée : « proportionnel à ». Le prix payé est proportionnel au nombre de kilos, la distance parcourue est proportionnelle au temps.

Un seul nombre, le coefficient a,a, contient toute l'information. C'est pour ça que la représentation graphique est une droite qui passe par l'origine : à zéro kilo, on paie zéro dinar.

À la fin de ce chapitre, tu sais

  • Reconnaître une fonction linéaire et calculer une image ou un antécédent

  • Déterminer le coefficient aa à partir d'un couple de valeurs ou d'un point

  • Tracer et lire la représentation graphique d'une fonction linéaire

  • Faire le lien entre fonction linéaire et situation de proportionnalité

  • Traduire une augmentation ou une diminution en pourcentage par un coefficient multiplicateur

  • Utiliser f(x+x′)=f(x)+f(x′)f(x + x') = f(x) + f(x') pour calculer une image sans chercher le coefficient

Activité

Un seul nombre pour toute une situation

Au marché, les tomates sont vendues au poids. On relève :

  • 22 kg coûtent 33 dinars ;
  • 55 kg coûtent 7,57{,}5 dinars ;
  • 88 kg coûtent 1212 dinars.
  1. 1.Pour chaque ligne, calcule le quotient prixquantiteˊ.\dfrac{\text{prix}}{\text{quantité}}.
  2. 2.Que remarques-tu ?
  3. 3.Sans faire de règle de trois, donne le prix de 1111 kg.
  4. 4.Que coûterait 00 kg ?

La quatrième question a l'air inutile. C'est elle qui explique pourquoi la droite du chapitre passe par l'origine.

Ce qu’on observe

Ce que donnent les trois quotients.

  1. 1

    Les quotients

    32=1,5;\frac{3}{2} = 1{,}5 \quad ; \quad7,55=1,5;\frac{7{,}5}{5} = 1{,}5 \quad ; \quad128=1,5\frac{12}{8} = 1{,}5
  2. 2

    Le quotient ne change pas : c'est le prix d'un kilo. Un seul nombre décrit toute la situation.

    prix=1,5×quantiteˊ\text{prix} = 1{,}5 \times \text{quantité}
  3. 3

    Onze kilos

    1,5×11=16,51{,}5 \times 11 = 16{,}5 dinars
  4. 4

    Zéro kilo

    On ne paie rien : le couple (0 ;0)(0\,;0) fait partie de la situation.

    1,5×0=01{,}5 \times 0 = 0
f(x)=1,5 xf(x) = 1{,}5\,x

L’erreur à ne pas faire

  • 1111 kg coûtent 12+3=1512 + 3 = 15 dinars1111 kg coûtent 1,5×11=16,51{,}5 \times 11 = 16{,}5 dinars
    8+2=10,8 + 2 = 10, pas 1111 : ces 1515 dinars sont le prix de 1010 kg. Additionner deux lignes est permis — c'est l'additivité — à condition d'additionner aussi les quantités. Le plus sûr : multiplier par le coefficient, 1,5.1{,}5.

Tu pourras lui demander de l’expliquer autrement, ou plus simplement.

« Fel sou9, ettamatem tetbe3 bel wazn. 2 kilos b 3 dinars, 5 kilos b 7 virgule 5 dinars, 8 kilos b 12 dinars. A7seb le quotient prix sur quantité fi koll star. Chnowa tlé7edh ? W baad, bla règle de trois, a3tini le prix mte3 11 kilos. »

Définition

Définition et vocabulaire

Soit aa un nombre réel fixé. La fonction linéaire de coefficient aa est la fonction ff qui, à tout réel x,x, associe le nombre axax :

f:x⟼axf : x \longmapsto ax

Deux mots à ne pas confondre :

  • l'image de xx par f,f, c'est le résultat f(x)f(x) ; on part de x,x, on multiplie ;
  • un antécédent de yy par f,f, c'est un nombre xx tel que f(x)=yf(x) = y ; on part du résultat, on remonte.

Dans un sens on multiplie par a,a, dans l'autre on divise par a.a.

La formef(x)=axf(x) = ax
Retrouver aa=f(x)x(x≠0)a = \frac{f(x)}{x} \quad (x \ne 0)

Exemple traité

Soit ff la fonction linéaire définie par f(x)=−3x.f(x) = -3x. Calculer f(−2),f(-2), puis l'antécédent de 12.12.

  1. 1

    Image

    On remplace xx par −2.-2. Deux signes moins donnent un plus.

    f(−2)=−3×(−2)=6f(-2) = -3 \times (-2) = 6
  2. 2

    Antécédent

    On cherche xx tel que f(x)=12.f(x) = 12.

    −3x=12  ⟺  x=12−3=−4-3x = 12 \iff x = \frac{12}{-3} = -4
f(−2)=6;f(-2) = 6 \quad ; \quadf(−4)=12f(-4) = 12

L’erreur à ne pas faire

  • f(−2)=−3−2=−5f(-2) = -3 - 2 = -5f(−2)=−3×(−2)=6f(-2) = -3 \times (-2) = 6
    Dans f(x)=−3x,f(x) = -3x, le −3-3 multiplie x.x. Il ne s'y ajoute pas.

Tu pourras lui demander de l’expliquer autrement, ou plus simplement.

« La fonction linéaire de coefficient a hiya la fonction f qui à tout réel x associe ax. Deux kelmet ma te5lethomch : l'image de x hiya ennatija f de x — tebda men x w todhrob. Amma l'antécédent, houwa el 3aks : ta3ref ennatija w tlawwej 3ala x. »

Propriété

Une fonction linéaire est additive

C'est la propriété la plus utile du chapitre, et la moins connue : pour une fonction linéaire, l'image d'une somme est la somme des images.

Elle permet de calculer une image sans connaître le coefficient. Si tu sais ce que valent f(3)f(3) et f(5),f(5), tu sais ce que vaut f(8)f(8) — sans jamais chercher a.a.

C'est aussi ce qui traduit, en langage de fonction, la propriété d'une situation de proportionnalité : deux fois plus de marchandise coûte deux fois plus cher, et trois kilos plus cinq kilos coûtent le prix de trois kilos plus celui de cinq kilos.

pour tous réels x et x'f(x+x′)=f(x)+f(x′)f(x + x') = f(x) + f(x')
deux images à connaîtref(0)=0;f(0) = 0 \quad ; \quadf(1)=af(1) = a

Exemple traité

ff est une fonction linéaire telle que f(3)=12f(3) = 12 et f(5)=20.f(5) = 20. Calculer f(8),f(8), puis f(13).f(13).

  1. 1

    On décompose

    8=3+5,8 = 3 + 5, et ce sont précisément les deux images connues.

    f(8)=f(3+5)=f(3)+f(5)f(8) = f(3 + 5) = f(3) + f(5)
  2. 2
    f(8)=12+20=32f(8) = 12 + 20 = 32
  3. 3

    Encore une fois

    13=8+5,13 = 8 + 5, et f(8)f(8) vient d'être trouvé.

    f(13)=f(8)+f(5)=32+20=52f(13) = f(8) + f(5) = 32 + 20 = 52
  4. 4

    Contrôle par le coefficient : a=123=4,a = \dfrac{12}{3} = 4, donc f(8)=32f(8) = 32 et f(13)=52.f(13) = 52. Les deux chemins concordent.

f(8)=32;f(8) = 32 \quad ; \quadf(13)=52f(13) = 52

L’erreur à ne pas faire

  • f(3×5)=f(3)×f(5)f(3 \times 5) = f(3) \times f(5)f(15)=15a,f(15) = 15a, et f(3)×f(5)=15a2f(3) \times f(5) = 15a^{2}
    La propriété porte sur la somme, pas sur le produit. Avec a=4a = 4 : f(15)=60,f(15) = 60, alors que f(3)×f(5)=240.f(3) \times f(5) = 240.
  • f(8)=f(3)+f(5)f(8) = f(3) + f(5) marche pour toute fonction.Seulement pour une fonction linéaire.
    Pour une fonction affine f:x↦ax+bf : x \mapsto ax + b avec b≠0,b \ne 0, on a f(x+x′)=f(x)+f(x′)−b.f(x + x') = f(x) + f(x') - b. L'ordonnée à l'origine se compte deux fois.

Tu pourras lui demander de l’expliquer autrement, ou plus simplement.

« Hedhi anfa3 propriété fi le chapitre : l'image d'une somme hiya la somme des images. Ma3neha ken ta3ref f(3) w f(5), ta3ref f(8) bla ma tlawwej 3ala a. Ama rodd belek : hedha yemchi ken m3a une fonction linéaire, w ken m3a la somme, mechi m3a le produit. »

Propriété

La représentation graphique

Dans un repère, la représentation graphique d'une fonction linéaire est une droite qui passe par l'origine O.O. C'est vrai quel que soit a,a, et c'est ce qui distingue une fonction linéaire de toutes les autres.

La raison est immédiate : f(0)=a×0=0,f(0) = a \times 0 = 0, donc le point (0 ;0)(0\,;0) appartient toujours à la droite.

Le nombre aa s'appelle le coefficient directeur : c'est ce qu'on monte verticalement quand on avance de 11 horizontalement. Si a>0a > 0 la droite monte, si a<0a < 0 elle descend.

Pour la tracer, deux points suffisent — et le premier est offert : c'est l'origine.

Toujoursf(0)=0f(0) = 0
Sensa>0:a > 0 : la droite monte
Sensa<0:a < 0 : la droite descend

Exemple traité

Tracer la droite représentative de f(x)=23x.f(x) = \dfrac{2}{3}x.

  1. 1

    Premier point

    L'origine appartient toujours à la droite.

    O(0 ;0)O(0\,;0)
  2. 2

    Second point

    On choisit un xx qui tombe juste avec le dénominateur.

    f(3)=23×3=2 ⇒ A(3 ;2)f(3) = \frac{2}{3} \times 3 = 2 \ \Rightarrow \ A(3\,;2)
  3. 3

    On trace la droite (OA).(OA). Comme a>0,a > 0, elle monte.

    a=23>0a = \frac{2}{3} > 0

L’erreur à ne pas faire

  • On place les points au hasard puis on relieOn choisit xx multiple du dénominateur de aa
    Avec a=23,a = \dfrac{2}{3}, prendre x=3x = 3 donne un point à coordonnées entières, donc plaçable exactement.

Tu pourras lui demander de l’expliquer autrement, ou plus simplement.

« Fi un repère, la représentation graphique d'une fonction linéaire hiya une droite qui passe par l'origine. Hedha sa7i7 mahma ken a, w hedha bel dhabt elli yfarra9ha 3ala el fonctions el o5rin. Essabab wadhe7 : f de zéro égale a fois zéro égale zéro. Ma3neha un seul point de plus yekfi bech tarsem la droite. »

Méthode

Déterminer le coefficient

Une fonction linéaire est entièrement déterminée par un seul couple de valeurs. Si tu connais un nombre non nul x0x_{0} et son image, tu connais aa :

a=f(x0)x0a = \frac{f(x_{0})}{x_{0}}

C'est aussi la méthode quand on te donne un point A(x0 ;y0)A(x_{0}\,;y_{0}) de la droite : dire que AA appartient à la droite, c'est exactement dire que f(x0)=y0.f(x_{0}) = y_{0}.

Ordre à respecter : l'image divisée par l'antécédent, jamais l'inverse.

AppartenanceA(x0 ;y0)∈(d)  ⟺  f(x0)=y0A(x_{0}\,;y_{0}) \in (d) \iff f(x_{0}) = y_{0}

Exemple traité

Le point A(−6 ;15)A(-6\,;15) appartient à la droite représentative d'une fonction linéaire f.f. Calculer f(4).f(4).

  1. 1

    Traduire

    Le point AA est sur la droite : cela signifie que l'image de −6-6 est 15.15.

    f(−6)=15f(-6) = 15
  2. 2

    Le coefficient

    a=15−6=−52a = \frac{15}{-6} = -\frac{5}{2}
  3. 3

    L'image demandée

    f(4)=−52×4=−10f(4) = -\frac{5}{2} \times 4 = -10
f(4)=−10f(4) = -10

L’erreur à ne pas faire

  • a=−615a = \dfrac{-6}{15}a=15−6a = \dfrac{15}{-6}
    Le coefficient est l'image divisée par l'antécédent, dans cet ordre.

Tu pourras lui demander de l’expliquer autrement, ou plus simplement.

« La fonction linéaire tet7added b couple de valeurs un berk. Ken ta3ref x zéro non nul w son image, ta3ref a : a égale f de x zéro sur x zéro. W nafs el 7aja ki ya3tiwek un point A de la droite — t9oul le point A appartient à la droite, w t7oll. »

Propriété

Linéaire et proportionnalité

Une situation est de proportionnalité exactement quand elle se modélise par une fonction linéaire. Le coefficient aa est alors le coefficient de proportionnalité.

Deux propriétés en découlent, et elles servent tout le temps pour calculer de tête :

  • f(x1+x2)=f(x1)+f(x2)f(x_{1} + x_{2}) = f(x_{1}) + f(x_{2}) — deux fois plus d'articles, deux fois plus cher additionné ;
  • f(kx)=k×f(x)f(kx) = k \times f(x) — si la quantité est multipliée par k,k, le résultat aussi.

Attention : ces égalités sont fausses dès que la fonction n'est plus linéaire. Un abonnement avec frais fixes n'est pas une situation de proportionnalité.

Additivitéf(x1+x2)=f(x1)+f(x2)f(x_{1} + x_{2}) = f(x_{1}) + f(x_{2})
Homogénéitéf(kx)=k×f(x)f(kx) = k \times f(x)

Exemple traité

33 kg de tomates coûtent 4,54{,}5 dinars. Combien coûtent 77 kg ?

  1. 1

    Le coefficient

    C'est le prix d'un kilo.

    a=4,53=1,5a = \frac{4{,}5}{3} = 1{,}5
  2. 2

    La réponse

    f(7)=1,5×7=10,5f(7) = 1{,}5 \times 7 = 10{,}5
10,510{,}5 dinars

L’erreur à ne pas faire

  • 77 kg coûtent 4,5+7=11,54{,}5 + 7 = 11{,}5 dinars77 kg coûtent 1,5×7=10,51{,}5 \times 7 = 10{,}5 dinars
    En proportionnalité on multiplie par le coefficient, on n'ajoute pas la quantité au prix.

Tu pourras lui demander de l’expliquer autrement, ou plus simplement.

« El 7ala tkoun de proportionnalité bel dhabt ki tetwasef b une fonction linéaire, w wa9tha a houwa le coefficient de proportionnalité. W men houni to5roj deux 5asiyat te5demek bech ta7seb fi rasek : f de la parenthèse x un plus x deux, égale f de x un plus f de x deux, w f de la parenthèse k fois x, égale k fois f de x. »

Méthode

Pourcentages et coefficient multiplicateur

Prendre t %t\,\% d'une quantité, c'est la multiplier par t100.\dfrac{t}{100}. C'est donc une fonction linéaire.

Mais l'outil vraiment utile est le coefficient multiplicateur, qui donne directement le résultat final :

  • augmenter de t %t\,\% → multiplier par 1+t1001 + \dfrac{t}{100} ;
  • diminuer de t %t\,\% → multiplier par 1−t100.1 - \dfrac{t}{100}.

Il a un avantage décisif : pour enchaîner deux variations, on multiplie les coefficients. On n'additionne jamais les pourcentages — c'est la faute classique de la section.

HausseAugmenter de t% : ×(1+t100)t\% \ : \ \times \left(1 + \frac{t}{100}\right)
BaisseDiminuer de t% : ×(1−t100)t\% \ : \ \times \left(1 - \frac{t}{100}\right)

Exemple traité

Un prix subit deux baisses successives de 10 %.10\,\%. De quel pourcentage a-t-il baissé au total ?

  1. 1

    Chaque baisse

    Une baisse de 10 %10\,\% multiplie par 0,9.0{,}9.

    1−10100=0,91 - \frac{10}{100} = 0{,}9
  2. 2

    Enchaîner

    Deux baisses : on multiplie les deux coefficients.

    0,9×0,9=0,810{,}9 \times 0{,}9 = 0{,}81
  3. 3

    Traduire

    Multiplier par 0,81,0{,}81, c'est retirer 0,19,0{,}19, soit 19 %.19\,\%.

    1−0,81=0,191 - 0{,}81 = 0{,}19
Baisse globale de 19%19\%

L’erreur à ne pas faire

  • Deux baisses de 10 %10\,\% font une baisse de 20 %20\,\%Elles font une baisse de 19 %19\,\%
    La seconde baisse s'applique à un prix déjà réduit, donc elle retire moins. Les coefficients se multiplient, les taux ne s'additionnent pas.

Tu pourras lui demander de l’expliquer autrement, ou plus simplement.

« Ma tejma3ch les pourcentages. Deux baisses de dix pour cent ma ya3touch vingt pour cent : les coefficients yetdharbou, ma yetjam3ouch. »

À retenir

  • 1.

    Une fonction linéaire s'écrit f(x)=axf(x) = ax : un seul nombre la définit entièrement.

  • 2.

    Sa représentation graphique est une droite qui passe toujours par l'origine.

  • 3.

    a=f(x)xa = \dfrac{f(x)}{x} : l'image divisée par l'antécédent, dans cet ordre.

  • 4.

    Image : on multiplie par a.a. Antécédent : on divise par a.a.

  • 5.

    Augmenter de t %,t\,\%, c'est multiplier par 1+t100.1 + \dfrac{t}{100}.

  • 6.

    Pour enchaîner deux variations, on multiplie les coefficients — jamais les taux.

  • 7.

    f(x+x′)=f(x)+f(x′)f(x + x') = f(x) + f(x') pour une fonction linéaire — sur la somme, jamais sur le produit.

  • 8.

    f(0)=0f(0) = 0 et f(1)=af(1) = a : deux images qui se lisent sans calcul.

Les exercices

À toi, au tableau

Il écrit, tu réponds — à l’écrit ou à la voix. Il corrige avec ses mots, pas avec un message d’erreur.

Comprendre

Application directe du cours, une seule idée à la fois.

0/25

S'entraîner

Les exercices classiques du programme.

0/37

Raisonner

Plusieurs étapes à enchaîner, il faut chercher.

0/26

Aller plus loin

On combine plusieurs notions du chapitre.

0/15

Où tu en es

Ta progression

Gardée sur cet appareil, sans compte.

Ta progression

0 %
0/7
Cours lu
0/103
Entraînement
—
Séance
0
Erreurs

Rien de commencé pour l’instant. Ta progression reste sur cet appareil — aucun compte, rien n’est envoyé.

Le cours, ses formules, et la correction des exercices que tu as travaillés.