Fonctions linéaires
Ce que tu dois savoir faire
- Reconnaître une fonction linéaire et calculer une image ou un antécédent
- Déterminer le coefficient 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 pour calculer une image sans chercher le coefficient
Un seul nombre pour toute une situation
Au marché, les tomates sont vendues au poids. On relève :
- kg coûtent dinars ;
- kg coûtent dinars ;
- kg coûtent dinars.
- Pour chaque ligne, calcule le quotient .
- Que remarques-tu ?
- Sans faire de règle de trois, donne le prix de kg.
- Que coûterait kg ?
La quatrième question a l'air inutile. C'est elle qui explique pourquoi la droite du chapitre passe par l'origine.
Le piège
kg coûtent dinars
kg coûtent dinars
, pas : ces dinars sont le prix de kg. Additionner deux lignes est permis — c'est l'additivité — à condition d'additionner aussi les quantités. Le plus sûr : multiplier par le coefficient, .
Définition et vocabulaire
Soit un nombre réel fixé. La fonction linéaire de coefficient est la fonction qui, à tout réel , associe le nombre :
Deux mots à ne pas confondre :
- l'image de par , c'est le résultat ; on part de , on multiplie ;
- un antécédent de par , c'est un nombre tel que ; on part du résultat, on remonte.
Dans un sens on multiplie par , dans l'autre on divise par .
Le piège
Dans , le multiplie . Il ne s'y ajoute pas.
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 et , tu sais ce que vaut — sans jamais chercher .
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.
Le piège
, et
La propriété porte sur la somme, pas sur le produit. Avec : , alors que .
Le piège
marche pour toute fonction.
Seulement pour une fonction linéaire.
Pour une fonction affine avec , on a . L'ordonnée à l'origine se compte deux fois.
La représentation graphique
Dans un repère, la représentation graphique d'une fonction linéaire est une droite qui passe par l'origine . C'est vrai quel que soit , et c'est ce qui distingue une fonction linéaire de toutes les autres.
La raison est immédiate : , donc le point appartient toujours à la droite.
Le nombre s'appelle le coefficient directeur : c'est ce qu'on monte verticalement quand on avance de horizontalement. Si la droite monte, si elle descend.
Pour la tracer, deux points suffisent — et le premier est offert : c'est l'origine.
Le piège
On place les points au hasard puis on relie
On choisit multiple du dénominateur de
Avec , prendre donne un point à coordonnées entières, donc plaçable exactement.
Déterminer le coefficient
Une fonction linéaire est entièrement déterminée par un seul couple de valeurs. Si tu connais un nombre non nul et son image, tu connais :
C'est aussi la méthode quand on te donne un point de la droite : dire que appartient à la droite, c'est exactement dire que .
Ordre à respecter : l'image divisée par l'antécédent, jamais l'inverse.
Le piège
Le coefficient est l'image divisée par l'antécédent, dans cet ordre.
Linéaire et proportionnalité
Une situation est de proportionnalité exactement quand elle se modélise par une fonction linéaire. Le coefficient est alors le coefficient de proportionnalité.
Deux propriétés en découlent, et elles servent tout le temps pour calculer de tête :
- — deux fois plus d'articles, deux fois plus cher additionné ;
- — si la quantité est multipliée par , 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.
Le piège
kg coûtent dinars
kg coûtent dinars
En proportionnalité on multiplie par le coefficient, on n'ajoute pas la quantité au prix.
Pourcentages et coefficient multiplicateur
Prendre d'une quantité, c'est la multiplier par . C'est donc une fonction linéaire.
Mais l'outil vraiment utile est le coefficient multiplicateur, qui donne directement le résultat final :
- augmenter de → multiplier par ;
- diminuer de → multiplier par .
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.
Le piège
Deux baisses de font une baisse de
Elles font une baisse de
La seconde baisse s'applique à un prix déjà réduit, donc elle retire moins. Les coefficients se multiplient, les taux ne s'additionnent pas.
À retenir
- Une fonction linéaire s'écrit : un seul nombre la définit entièrement.
- Sa représentation graphique est une droite qui passe toujours par l'origine.
- : l'image divisée par l'antécédent, dans cet ordre.
- Image : on multiplie par . Antécédent : on divise par .
- Augmenter de , c'est multiplier par .
- Pour enchaîner deux variations, on multiplie les coefficients — jamais les taux.
- pour une fonction linéaire — sur la somme, jamais sur le produit.
- et : deux images qui se lisent sans calcul.