Chapitre 1 · Première

Fonctions affines et fonctions linéaires

Le point de départ de l'année : on consolide à fond les outils de 2nde, parce qu'on va les retrouver, sous une autre forme, dans les deux prochains chapitres.

🎯 Pourquoi ce chapitre ?

Tu connais les fonctions affines depuis la 3ème, et tu as appris l'an dernier à retrouver leur formule à partir de deux points. Ce chapitre est un rappel condensé de tout ça — mais attention, ce n'est pas une simple révision gratuite : ces outils vont resservir très concrètement dès les deux prochains chapitres.

Le coefficient directeur \(a\), c'est une vitesse d'évolution constante. Dans le chapitre suivant, tu retrouveras exactement la même idée, version « pas à pas », avec les suites arithmétiques. Et plus tard dans l'année, la formule pour calculer \(a\) à partir de deux points sera réutilisée telle quelle pour ajuster un nuage de points en statistiques. Autant avoir les fondations béton dès maintenant.

Vocabulaire indispensable

Pour une fonction affine \(f(x) = ax + b\) :

a Coefficient directeur

La pente, le taux d'accroissement de la fonction : de combien \(f(x)\) monte (ou descend) quand \(x\) avance d'une unité.

b Ordonnée à l'origine

Le point de départ, la valeur de \(f(0)\). L'endroit où la droite coupe l'axe des ordonnées.

\(f(x) = \underbrace{a}_{\text{coeff. directeur}} \times x \;+\; \underbrace{b}_{\text{ord. à l'origine}}\)
I. Rappel — Définitions
📘 Définition

Une fonction affine \(f\) est une fonction qui, à un nombre \(x\), fait correspondre le nombre \(ax + b\), où \(a\) et \(b\) sont deux nombres fixés.

\(f : x \mapsto ax + b \quad\) ou \(\quad f(x) = ax + b\)
💡 Cas particuliers
Si \(b = 0\)

\(f(x) = ax\) est une fonction linéaire : proportionnalité pure, la droite passe par l'origine.

Si \(a = 0\)

\(f(x) = b\) est une fonction constante : droite horizontale, aucune pente.

II. Rappel — Représentation graphique
📗 Propriété

La représentation graphique d'une fonction affine \(f : x \mapsto ax + b\) est une droite d'équation \(y = ax + b\). Chaque fois que \(x\) avance d'une unité, \(f(x)\) varie toujours de la même quantité \(a\) — c'est cette régularité qui dessine une droite.

🎮 Avancer de plusieurs carreaux

Rappel de la méthode de l'escalier : on place \((0\,;\,b)\), puis on avance en abscisse et on monte (ou descend) de \(a\). Et si on avance de plus d'un carreau ? Regarde, c'est toujours proportionnel :

O Départ +1 +2
Si j'avance de 1 carreau vers la droite, je monte de 2 carreaux. Toujours la même règle qu'en 2nde !
III. Rappel — Retrouver \(a\) et \(b\) à partir de deux points

Le point clé de 2nde qu'on va réutiliser toute l'année : et si on ne connaît que deux images de \(f\), sans sa formule ?

🚀 Analogie — La vitesse moyenne
Montée
\(y_2 - y_1\)
÷
Avancée
\(x_2 - x_1\)
=
Vitesse
\(a\)
📋 Formule à retenir
\(a = \dfrac{f(x_2) - f(x_1)}{x_2 - x_1} = \dfrac{\text{Écart des } y}{\text{Écart des } x}\)

Puis on injecte un point connu dans \(f(x) = ax + b\) pour trouver \(b\).

✏️ Exemple
Une fonction affine \(f\) vérifie \(f(2) = 7\) et \(f(5) = 13\). Déterminer \(f(x)\).
Calcul de \(a\)\(a = \dfrac{13-7}{5-2} = \dfrac{6}{3} = 2\)
On pose\(f(x) = 2x + b\)
On injectele point \((2\,;\,7)\) : \(7 = 2\times2 + b\)
On isole \(b\)\(7 = 4 + b \;\Rightarrow\; b = 3\)
\(f(x) = 2x + 3\)
🎮 À toi de jouer !

Une fonction affine \(g\) vérifie \(g(-1) = 4\) et \(g(3) = -8\). Détermine l'expression complète de \(g(x)\).

Étape 1 — Calcul de \(a\)

Formule\(a = \dfrac{-8-4}{3-(-1)} = \dfrac{-12}{4} = -3\)
\(a = -3\)

Étape 2 — Calcul de \(b\)

On pose\(g(x) = -3x + b\)
On injectele point \((-1\,;\,4)\) : \(4 = -3\times(-1) + b\)
On isole \(b\)\(4 = 3 + b \;\Rightarrow\; b = 1\)
\(b = 1\)

Conclusion

\(g(x) = -3x + 1\)
🔎 Vérification : \(g(3) = -3\times3+1 = -9+1 = -8\). Ça correspond !
IV. 🆕 Le sens de variation d'une fonction affine

Voici la seule vraie nouveauté de ce chapitre : on formalise cette année le lien entre le signe de \(a\) et la façon dont la fonction évolue.

📗 Propriété

Soit \(f(x) = ax + b\) une fonction affine.

\(a > 0\)
↗

\(f\) est croissante sur \(\mathbb{R}\)

\(a < 0\)
↘

\(f\) est décroissante sur \(\mathbb{R}\)

\(a = 0\)
→

\(f\) est constante sur \(\mathbb{R}\)

💡 Pourquoi ça marche

Rappelle-toi : \(a\) est le taux d'accroissement de \(f\), c'est-à-dire la variation de \(f(x)\) quand \(x\) augmente d'une unité. Si ce taux est positif, chaque pas vers la droite fait monter \(f(x)\) : la fonction croît. S'il est négatif, chaque pas vers la droite fait descendre \(f(x)\) : elle décroît. C'est exactement la même logique que la pente d'une route : positive, ça monte ; négative, ça descend.

✏️ Exemple
Étudier le sens de variation de \(f(x) = -4x + 5\) et de \(g(x) = \frac{2}{3}x - 1\), sans tracer de courbe.
Pour \(f\)\(a = -4 < 0\) donc \(f\) est décroissante sur \(\mathbb{R}\)
Pour \(g\)\(a = \frac{2}{3} > 0\) donc \(g\) est croissante sur \(\mathbb{R}\)
🌟 Pas besoin de dessiner quoi que ce soit : le signe de \(a\) suffit à lui seul !
🎮 À toi de jouer !

Une fonction affine \(h\) vérifie \(h(-2) = 9\) et \(h(3) = -1\). Sans calculer \(b\), donne le sens de variation de \(h\).

Calcul de \(a\)\(a = \dfrac{-1-9}{3-(-2)} = \dfrac{-10}{5} = -2\)
\(a = -2 < 0\) donc \(h\) est décroissante sur \(\mathbb{R}\)
🔎 On n'a même pas eu besoin de connaître \(b\) pour répondre : le sens de variation ne dépend que de \(a\) !
V. 🔭 Vers la suite de l'année

Ce chapitre n'est pas une fin en soi : c'est la boîte à outils que tu vas rouvrir très vite.

📐 Chapitre 2 — Suites arithmétiques

Même idée de « taux d'accroissement constant », mais version pas à pas (discret) plutôt que continue. Le coefficient directeur \(a\) deviendra la raison \(r\) de la suite. Le sens de variation que tu viens d'apprendre se retrouvera à l'identique : raison positive → suite croissante, raison négative → suite décroissante.

📊 Chapitre 3 — Statistiques

Quand on cherchera à ajuster une droite à un nuage de points, la formule \(a = \dfrac{y_2-y_1}{x_2-x_1}\) que tu viens de manipuler sera réutilisée telle quelle pour estimer la tendance d'une série de données réelles.

Mini-quiz — Vérifie tes acquis
1. Dans \(f(x) = ax + b\), que représente \(a\) ?
2. Une fonction affine \(f\) vérifie \(f(1) = 5\) et \(f(4) = 17\). Quel est son coefficient directeur \(a\) ?
3. On sait que \(a = 5\) et que la droite passe par le point \((2\,;\,13)\). Quelle est la valeur de \(b\) ?
4. Une fonction affine \(k\) a pour coefficient directeur \(a = -\dfrac{1}{2}\). Que peut-on dire de son sens de variation ?
5. Quelle affirmation est vraie concernant la représentation graphique de \(f(x) = ax + b\) ?
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