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ExerciceSeconde, chapitre 7 — Fonctions numériques · Notion de fonction, images et antécédents

Exercice 7

DémonstrationCalcul

On considère le programme de calcul suivant :

∙\bullet Choisir un nombre.

∙\bullet Lui soustraire 33.

∙\bullet Élever le résultat au carré.

∙\bullet Ajouter 55.

1. Appliquer ce programme aux nombres 77, −1-1 et 00.

2. On note f(x)f(x) le résultat obtenu en partant du nombre xx. Exprimer f(x)f(x) en fonction de xx, puis donner l'ensemble de définition de ff.

3. Existe-t-il un nombre dont l'image par ff vaut 55 ? Si oui, lequel ?

4. Le nombre 44 admet-il un antécédent par ff ? Justifier.

5. Camille propose un second programme : « choisir un nombre, l'élever au carré, soustraire six fois le nombre choisi, puis ajouter 1414 ». On note g(x)g(x) le résultat obtenu. Démontrer que les deux programmes donnent toujours le même résultat.

Corrigé

1. En suivant les quatre étapes : 7→7−3=4→42=16→16+5=217 \to 7-3=4 \to 4^{2}=16 \to 16+5=\boxed{21}

−1→−4→16→21;0→−3→9→14-1 \to -4 \to 16 \to \boxed{21} \qquad ; \qquad 0 \to -3 \to 9 \to \boxed{14} On remarque déjà que 77 et −1-1 donnent le même résultat.

2. En remplaçant le nombre choisi par xx : f(x)=(x−3)2+5\boxed{f(x)=(x-3)^{2}+5} Ni dénominateur ni racine carrée n'apparaissent : Df=ℝ\boxed{D_{f}=\mathbb{R}}

3. On résout f(x)=5f(x)=5 : (x−3)2+5=5  ⟺  (x−3)2=0  ⟺  x−3=0  ⟺  x=3(x-3)^{2}+5=5 \iff (x-3)^{2}=0 \iff x-3=0 \iff \boxed{x=3}

4. On résout f(x)=4f(x)=4 : (x−3)2+5=4  ⟺  (x−3)2=−1(x-3)^{2}+5=4 \iff (x-3)^{2}=-1 Or un carré est toujours positif, donc cette égalité est impossible : 4 n’admet aucun anteˊceˊdent par f\boxed{4 \text{ n'admet aucun antécédent par } f} Le résultat de la question 3 s'éclaire : comme (x−3)2⩾0(x-3)^{2}\geqslant 0, on a toujours f(x)⩾5f(x)\geqslant 5. Le nombre 55 est donc le minimum de ff sur ℝ\mathbb{R}.

5. Le second programme donne g(x)=x2−6x+14g(x)=x^{2}-6x+14. On développe f(x)f(x) : f(x)=(x−3)2+5=x2−2×x×3+32+5=x2−6x+9+5=x2−6x+14=g(x)f(x)=(x-3)^{2}+5=x^{2}-2\times x\times 3+3^{2}+5=x^{2}-6x+9+5=x^{2}-6x+14=g(x)

Les deux programmes donnent toujours le meˆme reˊsultat\boxed{\text{Les deux programmes donnent toujours le même résultat}}

Dans l'édifice

Thèmes

images et antécédents, ensemble de définition, fonction carré, problème d'optimisation

Notions

application

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