Vrai/Faux : Parité et périodicité des fonctions trigonométriques
[enonce]
Pour chaque affirmation suivante sur la parité et la périodicité des fonctions trigonométriques, indiquez si elle est Vraie ou Fausse.
[/enonce]
[etape]
Affirmation : Pour tout réel $x$, $\sin(-x) = \sin x$.
[qcm]
[option]Vrai[/option]
[option correct="true"]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Bien vu !
La fonction sinus est impaire : $\sin(-x) = -\sin x$. C'est la fonction cosinus qui est paire ($\cos(-x) = \cos x$).[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est fausse.
Il ne faut pas confondre sinus et cosinus : le sinus est impair ($\sin(-x) = -\sin x$), le cosinus est pair ($\cos(-x) = \cos x$).[/reponse]
[/qcm]
[solution]
Cette affirmation est fausse. Le sinus est impair : $\sin(-x) = -\sin x$. La formule de l'affirmation correspondrait au cosinus.
[/solution]
[/etape]
[etape]
Affirmation : Pour tout réel $x$, $\cos(x + \pi) = \cos x$.
[qcm]
[option]Vrai[/option]
[option correct="true"]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
La période du cosinus est $2\pi$ et non $\pi$. Plus précisément, $\cos(x + \pi) = -\cos x$ (le point sur le cercle trigonométrique est diamétralement opposé).[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est fausse.
Attention, la période du cosinus est $2\pi$ : on a $\cos(x + 2\pi) = \cos x$, mais ajouter seulement $\pi$ change le signe.
On a en réalité $\cos(x + \pi) = -\cos x$.[/reponse]
[/qcm]
[solution]
Cette affirmation est fausse. La période du cosinus est $2\pi$ ; on a $\cos(x + \pi) = -\cos x$.
[/solution]
[/etape]
[etape]
Soit $f$ la fonction définie sur $\mathbb{R}$ par $f(x) = \sin(2x)$.
Affirmation : $f$ est périodique de période $\pi$.
[qcm]
[option correct="true"]Vrai[/option]
[option]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Tout à fait !
Pour tout réel $x$ : $f(x + \pi) = \sin(2(x + \pi)) = \sin(2x + 2\pi) = \sin(2x) = f(x)$.
Quand on multiplie l'argument par $2$, la période est divisée par $2$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est vraie.
Le piège est de garder la période $2\pi$ sans tenir compte du facteur $2$ devant $x$.
$f(x + \pi) = \sin(2x + 2\pi) = \sin(2x) = f(x)$ : la période est bien $\pi$.[/reponse]
[/qcm]
[solution]
Cette affirmation est vraie. La fonction $x \mapsto \sin(ax)$ est de période $\dfrac{2\pi}{|a|}$ ; ici $a = 2$ donne $\pi$.
[/solution]
[/etape]
[etape]
Soit $g$ la fonction définie sur $\mathbb{R}$ par $g(x) = \sin x + \cos x$.
Affirmation : $g$ est périodique de période $\pi$.
[qcm]
[option]Vrai[/option]
[option correct="true"]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Bonne réponse !
Calculons : $g(x + \pi) = \sin(x + \pi) + \cos(x + \pi) = -\sin x - \cos x = -g(x) \neq g(x)$ en général.
La somme $\sin + \cos$ reste $2\pi$-périodique (par exemple $g(0) = 1$, $g(\pi) = -1$).[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est fausse.
Une vérification numérique tranche vite : $g(0) = 0 + 1 = 1$ et $g(\pi) = 0 - 1 = -1$, donc $g(0) \neq g(\pi)$.
La fonction $g$ est seulement $2\pi$-périodique : $\sin(x + \pi) = -\sin x$ et $\cos(x + \pi) = -\cos x$, donc $g(x + \pi) = -g(x)$.[/reponse]
[/qcm]
[solution]
Cette affirmation est fausse. On a $g(x + \pi) = -g(x)$ ; la période de $g$ est $2\pi$, pas $\pi$.
[/solution]
[/etape]
[etape]
Soit $h$ la fonction définie sur $\mathbb{R}$ par $h(x) = |\sin x|$.
Affirmation : $h$ est périodique de période $\pi$.
[qcm]
[option correct="true"]Vrai[/option]
[option]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Excellent !
$h(x + \pi) = |\sin(x + \pi)| = |-\sin x| = |\sin x| = h(x)$.
La valeur absolue « replie » les arches négatives : la période est divisée par $2$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est vraie.
Rappel : $\sin(x + \pi) = -\sin x$, donc $|\sin(x + \pi)| = |-\sin x| = |\sin x|$.
La valeur absolue rend les arches identiques sur $[0~;~\pi]$ et $[\pi~;~2\pi]$ : la période passe de $2\pi$ à $\pi$.[/reponse]
[/qcm]
[solution]
Cette affirmation est vraie. Comme $\sin(x + \pi) = -\sin x$, on a $|\sin(x + \pi)| = |\sin x|$, donc $h$ est $\pi$-périodique.
[/solution]
[/etape]
[etape]
Soit $\varphi$ la fonction définie sur $\mathbb{R}$ par $\varphi(x) = \sin x \cdot \cos x$.
Affirmation : $\varphi$ est paire.
[qcm]
[option]Vrai[/option]
[option correct="true"]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Bravo !
$\varphi(-x) = \sin(-x) \cos(-x) = (-\sin x)(\cos x) = -\sin x \cos x = -\varphi(x)$ : $\varphi$ est en fait impaire.
On le voit aussi avec la formule de duplication : $\varphi(x) = \dfrac{1}{2}\sin(2x)$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est fausse.
Règle de produit : « impaire $\times$ paire = impaire ». Ici sinus est impair et cosinus est pair, donc le produit est impair.
On a $\varphi(-x) = -\sin x \cos x = -\varphi(x)$.[/reponse]
[/qcm]
[solution]
Cette affirmation est fausse. La fonction $\varphi$ est impaire car $\sin$ est impaire et $\cos$ est paire (et $\varphi(x) = \tfrac{1}{2}\sin(2x)$).
[/solution]
[/etape]