Programme de calcul et courbe d’une fonction
[enonce]
On considère le programme de calcul suivant :
On note $f$ la fonction qui, à un nombre $x$ choisi au départ, associe le résultat obtenu par ce programme.
Suivre les étapes pour explorer cette fonction.
[/enonce]
[etape]
On applique le programme de calcul en choisissant le nombre $3$.
Quel résultat obtient-on ?
[qcm]
[option]$8$[/option]
[option correct="true"]$4$[/option]
[option]$10$[/option]
[option]$2$[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
On applique chaque étape dans l'ordre :
$3^2 = 9$, puis $9 - 2 \times 3 = 9 - 6 = 3$, puis $3 + 1 = 4$.[/reponse]
[reponse motif="$8$"]Non.
« Soustraire le double du nombre choisi » signifie soustraire $2 \times 3 = 6$, pas soustraire $2$.
Reprendre le calcul depuis $3^2 = 9$, puis appliquer chaque étape.[/reponse]
[reponse motif="$10$"]Non.
L'étape « soustraire le double du nombre choisi » a été oubliée.
Reprendre depuis $3^2 = 9$ et appliquer les trois opérations dans l'ordre.[/reponse]
[reponse motif="$2$"]Non.
La dernière étape du programme dit « ajouter $1$ », pas « soustraire $1$ ».
Reprendre le calcul étape par étape.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
Appliquer les étapes dans l'ordre : d'abord $3^2$, puis soustraire $2 \times 3$, puis ajouter $1$.[/reponse]
[/qcm]
[/etape]
[etape]
Exprimer le résultat du programme en fonction de $x$, sous forme développée.
$f(x) = $ [[expr]]
[math id="expr" attendu="x^2-2x+1" format="developpe"]
[reponse statut="correct"]Bonne réponse !
On obtient successivement : $x^2$, puis $x^2 - 2x$, puis $x^2 - 2x + 1$.[/reponse]
[reponse statut="format"]L'expression est correcte, mais elle doit être développée.
Développer les produits et regrouper les termes.[/reponse]
[reponse motif="x^2-2x-1"]Presque.
La dernière étape du programme dit « ajouter $1$ », pas « soustraire $1$ ».
Revoir le signe du dernier terme.[/reponse]
[reponse motif="x^2+2x+1"]Attention au signe.
L'étape dit « soustraire le double », on obtient donc $x^2 - 2x$, pas $x^2 + 2x$.
Reprendre à partir de l'étape de soustraction.[/reponse]
[reponse motif="x^2-2+1"]Il manque la variable $x$ dans le deuxième terme.
« Le double du nombre choisi » se traduit par $2x$, pas simplement $2$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
Traduire chaque étape : le carré de $x$ donne $x^2$, le double de $x$ donne $2x$.
Assembler le tout en respectant les opérations du programme.[/reponse]
[aide essai="2"]Traduire étape par étape : le carré de $x$ s'écrit $x^2$, le double de $x$ s'écrit $2x$.[/aide]
[aide essai="3"]Après les deux premières opérations, on obtient $x^2 - 2x$. Il reste une dernière opération à appliquer.[/aide]
[/math]
[solution]$f(x) = x^2 - 2x + 1$.
Étape par étape : $x^2$, puis $x^2 - 2x$, puis $x^2 - 2x + 1$.[/solution]
[/etape]
[etape]
Calculer l'image de $-3$ par la fonction $f$.
$f(-3) = $ [[img]]
[math id="img" attendu="16"]
[reponse statut="correct"]Bravo !
$f(-3) = (-3)^2 - 2 \times (-3) + 1 = 9 + 6 + 1 = 16$.[/reponse]
[reponse motif="4"]Attention au signe dans $-2 \times (-3)$.
La règle des signes donne $-2 \times (-3) = +6$, pas $-6$.
Recalculer en tenant compte de ce signe.[/reponse]
[reponse motif="-2"]Le carré d'un nombre négatif est toujours positif.
$(-3)^2 = (-3) \times (-3) = 9$, pas $-9$.
Penser à mettre des parenthèses autour de $-3$ avant d'élever au carré.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
Remplacer $x$ par $(-3)$ avec des parenthèses : $f(-3) = (-3)^2 - 2 \times (-3) + 1$.
Calculer chaque terme en respectant la règle des signes.[/reponse]
[aide essai="2"]$(-3)^2 = 9$ et $-2 \times (-3) = +6$. Attention aux signes ![/aide]
[aide essai="3"]On a $f(-3) = 9 + 6 + 1$. Terminer le calcul.[/aide]
[/math]
[solution]$f(-3) = (-3)^2 - 2 \times (-3) + 1 = 9 + 6 + 1 = 16$.[/solution]
[/etape]
[etape]
Voici trois courbes tracées dans un repère. Une seule est la représentation graphique de $f$.
Quel graphique est la représentation graphique de $f$ ?
[qcm]
[option]Graphique 2[/option]
[option correct="true"]Graphique 1[/option]
[option]Graphique 3[/option]
[reponse statut="correct"]Exactement !
On vérifie avec les valeurs calculées : $f(0) = 1$ et $f(3) = 4$. Seul le Graphique 1 passe par les points $(0~;~1)$ et $(3~;~4)$.[/reponse]
[reponse motif="Graphique 2"]Non.
Sur le Graphique 2, la courbe touche l'axe des abscisses en $x = -1$, or $f(-1) = (-1)^2 - 2 \times (-1) + 1 = 4$, pas $0$.
Vérifier quel graphique est compatible avec $f(0) = 1$ et $f(3) = 4$.[/reponse]
[reponse motif="Graphique 3"]Non.
Sur le Graphique 3, la courbe passe par le point $(0~;~-1)$, or $f(0) = 0 - 0 + 1 = 1$, pas $-1$.
Vérifier quel graphique passe par le point $(0~;~1)$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
Calculer $f(0)$ et vérifier quel graphique passe par le point d'ordonnée correspondante.[/reponse]
[/qcm]
[/etape]
[etape]
En utilisant le graphique de $f$ (Graphique 1), déterminer le plus petit antécédent de $4$ par $f$.
Le plus petit antécédent de $4$ est $x = $ [[ant]]
[math id="ant" attendu="-1"]
[reponse statut="correct"]C'est bien ça !
Sur le graphique, la droite horizontale $y = 4$ coupe la courbe en deux points : $(-1~;~4)$ et $(3~;~4)$.
Le plus petit antécédent est donc $-1$.[/reponse]
[reponse motif="3"]C'est un antécédent de $4$, mais ce n'est pas le plus petit.
La droite $y = 4$ coupe la courbe en deux points. Chercher celui qui a la plus petite abscisse.[/reponse]
[reponse motif="1"]Attention, $f(1) = 0$, pas $4$.
Tracer mentalement la droite horizontale $y = 4$ et repérer ses intersections avec la courbe.[/reponse]
[reponse motif="4"]Ne pas confondre l'antécédent avec l'image. On cherche le $x$ tel que $f(x) = 4$, pas l'image de $4$.
Sur le graphique, partir de $y = 4$ sur l'axe vertical et aller horizontalement jusqu'à la courbe.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
Sur le graphique, tracer mentalement la droite $y = 4$ et repérer les abscisses des points d'intersection avec la courbe.
Le plus petit antécédent est celui situé le plus à gauche.[/reponse]
[aide essai="2"]Tracer mentalement la droite horizontale $y = 4$. Elle coupe la courbe en deux points.[/aide]
[aide essai="3"]Les deux points d'intersection ont pour abscisses deux nombres opposés par rapport au sommet de la courbe, situé en $x = 1$. L'un est à gauche du sommet, l'autre à droite.[/aide]
[/math]
[solution]La droite $y = 4$ coupe la courbe en $(-1~;~4)$ et $(3~;~4)$.
Le plus petit antécédent de $4$ par $f$ est $-1$.[/solution]
[/etape]