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Université IBN TOFAÏL Faculté des Sciences Département de Mathématiques Filière: SMP et SMC Semestre S1 Cours d’Analyse I Automne 2012 Chapitre 2: Les fonctions Pr. Ch. Bensouda 1

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  • Universit IBN TOFAL

    Facult des Sciences

    Dpartement de Mathmatiques

    Filire: SMP et SMC

    Semestre S1

    Cours dAnalyse I

    Automne 2012

    Chapitre 2: Les fonctions

    Pr. Ch. Bensouda

    1

  • Chapter 1 Fonctions relles dun vari-

    able relle, fonctions numriques:

    1.1 Gnratits:

    Dfinition:- Une fonction dfinit sur une partie D de R et valeurs dans R est dite

    fonction relle dun variable relle.

    - On dit aussi fonction numrique dun variable relle.

    Notations:(1)

    f : D R Rx y := f (x)

    (2)y := f (x) R ; x D R

    - La variable x D R est la variable indpendante.- La variable y R est la variable dpendante.- Lgalit

    y = f (x) Rexprime le fait que la variable dpendante y R est limage de la vriable indpen-dante x D R

    Exemples:1- Une fonction peut tre donne sous forme dun tableau

    - La fonction f donne par

    x 0 16

    2 3 - - -

    y3 7 13 17 - - -

    2- Une fonction peut tre donne par une expression algbrique

    - La fonction f donne par

    f (x) =2x3 3x2 + 5

    x 7 ; x > 7

    - La fonction f donne par

    y := f (x) =

    2x+ 5

    3x+ 7; x

    ], 5

    2

    ]]7

    3+

    [

    - La fonction f donne par

    f (x) =

    { x+ 5 si x 5x2 + 2 si x 7

    3- Une fonction peut tre sous forme graphique

    - La fonction

    2

  • x 420-2-4

    8

    6

    4

    2

    0-2

    -4

    -6

    -8

    Remarque:- Daprs le teste de la verticale;

    x 210-1-2

    y

    4

    2

    0

    -2

    -4

    ne dfinit pas une fonction.

    Dfinition:- Lensemble de dfinition dune fonction f , not Df , est le sous-ensemble de

    R pour lequel tout lment admet une image et une seule dans R. On crit

    Df := {x R / f (x) existe dans R} .- Lensemble des valeurs ou ensemble des images dune fonction f , not Vf ,

    est le sous-ensemble de R constitu des images de la fonction f .- On appelle antcdent de y Vf tout lment x Df tel que y = f (x).On crit

    Vf := {y R / x Df ; y = f (x) }On crit aussi

    Vf := f (Df) := {f (x) R / x Df}Exemple:- La fonction f donne par

    f (x) =x2 + x+ 1

    x 1 ; x = 1

    admet pour domaine de dfinition

    Df = {x R / x = 1} = R\ {1} .3

  • - De plus; y Vf si lquation en x

    f (x) =x2 + x+ 1

    x 1 = y

    ou encore

    x2 + (1 y) x+ (1 + y) = 0admet une solution

    x Df = R\ {1} .- On vrifit que x = 1 nest pas solution de lquation

    x2 + (1 y) x+ (1 + y) = 0

    - Lensemble des valeurs Vf est donc lensemble des y R pour lesquels

    = y2 6y 3 0.

    Do

    Vf =],

    (3 2

    3)][(

    3 + 23),+

    [.

    Dfinition:- On appelle graphe dune fonction f et on note Gr (f), lensemble des couples

    Gr (f) = {(x, y) Df Vf / y = f (x)} ={(x, f (x)) R2 / x Df

    }.

    Remarque:- Deux fonctions f et g sont gales si et seulement, si elles ont mmes ensembles

    de dfinitions, mmes ensembles des valeurs et mmes graphes. On crit

    f = g ssi

    { x Df = Dgf (x) = g (x) Vf = Vg.

    Exemples:- La fonction

    f : R [1,+[x f (x) = 1 + x2

    admet le graphe

    Gr (f) ={(x, 1 + x2

    ) R2/ x R} .- La fonction

    g (x) =1x ]0,+[ ; x ]0,+[ .

    admet le graphe

    Gr (g) =

    {(x,

    1x

    ) R2/ x > 0

    }.

    - En reprsentation graphique; on a

    4

  • x 6543210-1

    6

    5

    4

    3

    2

    1

    0-1

    y = 1x

    - La fonction

    h (x) =1

    1 x2 [1,+[ ; x ]1, 1[

    admet le graphe

    Gr (h) =

    {(x,

    11 x2

    ) R2 / |x| < 1

    }

    - En reprsentation graphique; on a

    x 3210-1-2-3

    12

    10

    8

    6

    4

    2

    0

    y = 11x2

    1.1.1 Fonctions croissantes, fonctions dcroissantes et fonctions monotones:

    Dfinition:- Une fonction f est dite croissante sur D Df si

    f (x) f (y) ; x < y dans D

    ou encore

    f (y) f (x)y x 0 ; x = y dans D

    - Une fonction f est dite dcroissante sur D Df si

    5

  • f (x) f (y) ; x < y dans Dou encore

    f (y) f (x)y x 0 ; x = y dans D

    - Une fonction f est dite monotone sur D Df si elle est soit croissante soitdcroissante. Ou encore

    f (y) f (x)y x

    garde un signe constant sur D.Exemples:- La fonction f donne par

    f (x) =1

    1 + x2; x R

    est dcroissante sur R+ et croissante sur R.- En reprsentation graphique; on a

    x 420-2-4

    1

    0.5

    0

    -0.5

    -1

    y = 11+x2

    - La fonction f donne par

    f (x) = x3 ; x Rest croissante sur R donc monotone.

    - En reprsentation graphique; on a

    x 420-2-4

    4

    2

    0

    -2

    -4

    y = x3

    6

  • - La fonction f donne par

    f (x) =1

    1 + x3; x = 1

    est dcroissante sur ],1[ et sur ]1,+[ donc monotone.- En reprsentation graphique; on a

    x 210-1-2

    4

    2

    0

    -2

    -4

    y = 11+x3

    1.1.2 Fonctions majores, fonctions minores et fonctions bornes:

    Dfinition:- Une fonction f est dite majore sur une partie D Df sil existe M R

    tel que

    f (x) M ; x D

    - Une fonction f est dite minore sur une partie D Df sil existe m R telque

    f (x) m ; x D

    - Une fonction f est dite borne sur une partie D Df si elle est la foismajore et minore sur D. Il existe alors m,M R el que

    m f (x) M ; x D

    Exemples:- La fonction f donne par

    f (x) =1 x41 + x2

    ; x R

    est majore mais nom minore donc non borne.

    - En reprsentation graphique; on a

    7

  • x 420-2-4

    5

    0

    -5

    -10

    -15

    y = 1x4

    1+x2

    - La fonction f donne par

    f (x) = 2 +1 + x2 + x4

    1 + x2; x R

    est minore mais nom majore donc non borne.

    - En reprsentation graphique; on a

    x 420-2-4

    20

    15

    10

    5

    0

    y = 2 + 1+x2+x4

    1+x2

    - La fonction f donne par

    f (x) = 1 +

    13

    1 + x2; x R

    est borne.

    - En reprsentation graphique; on a

    x 420-2-4

    6

    5

    4

    3

    2

    1

    0

    y = 1 +13

    1+x2

    8

  • - La fonction f donne par

    f (x) =1 + x5

    1 + x4; x R

    nest ni majore ni minore.

    - En reprsentation graphique; on a

    x 420-2-4

    4

    2

    0

    -2

    -4

    y = 1+x5

    1+x4

    9