Mathématiques 1re Spécialité

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Chapitre 2
Cours 1

Fonction valeur absolue

16 professeurs ont participé à cette page
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En seconde, la valeur absolue d'un nombre réel et la distance entre deux réels ont été étudiées. Ces notions permettent de définir une nouvelle fonction.
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A
Définition et courbe représentative

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Définition
La fonction valeur absolue est définie sur \mathbb { R } par f ( x ) = | x | .
On a f ( x ) = \left\{ \begin{array} { l l l } { - x } \hspace*{0.2cm} { \text { si } } \hspace*{0.2cm} { x \lt 0 } \\ { x } \hspace*{0.5cm} { \text { si } } \hspace*{0.2cm} { x \geqslant 0 } \end{array} \right.
Sa courbe représentative est donnée dans le graphique suivant.


Fonction valeur absolue - Définition et courbe représentative - Fonctions de référence
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Remarque

Pour tout réel x , on a \sqrt { x ^ { 2 } } = | x | et pour tout réel x \geqslant 0, ( \sqrt { x } ) ^ { 2 } = x.
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Remarque

La fonction valeur absolue est une fonction affine par morceaux.
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Propriété
La fonction valeur absolue est paire. Sa représentation graphique est symétrique par rapport à l'axe des ordonnées.
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Rappel

Une fonction f est paire lorsque son ensemble de définition \mathcal { D } est symétrique par rapport à 0 et que, pour tout réel x \in \mathcal { D }, f(-x) = f(x).
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Démonstration
Pour tout réel x , on a : f ( - x ) = | - x | = | x | = f ( x ). f est donc bien une fonction paire et sa représentation graphique est symétrique par rapport à l'axe des ordonnées.
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Application et méthode
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Énoncé
En utilisant la représentation graphique de la fonction valeur absolue, résoudre l'équation et les inéquations suivantes.

1. | x | = 3
2. | x | \lt 3
3. | x | \gt 3
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Méthode

On trace la courbe représentative \text{C} de la fonction valeur absolue et on trace la droite d d'équation y = 3 .
1. Il suffit de lire les deux antécédents du nombre 3.
2. On lit les abscisses des points de \text{C} situés strictement en dessous de d .
3. On lit les abscisses des points de \text{C} situés strictement au-dessus de d .
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Solution
1. Par lecture graphique, on obtient : x = -3 ou x = 3 .
2. Par lecture graphique, on obtient -3 \lt x \lt 3 donc l'ensemble des solutions est ] - 3 \: ; 3[ .
3. Par lecture graphique, on obtient : x \lt -3 ou x \gt 3 .
L'ensemble des solutions est donc ] - \infty \: ; - 3 [ \cup ] 3 \: ; + \infty [.

Pour s'entraîner
Exercices et p. 59
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Fonction valeur absolue - Définition et courbe représentative - Fonctions de référence
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B
Sens de variation et extremum

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Propriété
La fonction valeur absolue f est strictement décroissante sur ] - \infty \: ; 0 ] et strictement croissante sur [ 0 \: ; + \infty [.
Son minimum sur \mathbb { R } est 0 et il est atteint pour x = 0 .
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Démonstration
  • Sur ] - \infty \: ; 0 ], f est définie par f(x) = -x . f est décroissante sur ] - \infty \: ; 0 ], puisque son coefficient directeur m = -1 est négatif.
  • Sur [ 0 \: ; + \infty [, f est définie par f(x) = x donc f est croissante sur [ 0 \: ; + \infty [.
  • Pour tout réel x , on a f ( x ) = | x | et | x | \geqslant 0. De plus, f(0) = 0 .
Ainsi, pour tout réel x , f ( x ) \geqslant f ( 0 ).
f admet 0 pour minimum sur \mathbb{R}, atteint au point d'abscisse 0.
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Remarque

On peut également déduire les variations de f sur [ 0 \: ; + \infty [ en utilisant la symétrie de f par rapport à l'axe des ordonnées.
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Application et méthode
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Énoncé
1. On considère un réel x tel que 2 \leqslant x \lt 5. Déterminer un encadrement de 2 - 3 | x |.
2. On considère un réel x tel que -2 \leqslant x \lt 1. Déterminer un encadrement de 5 | x |-3.
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Solution
1. On a : 2 \leqslant x \lt 5.
La fonction valeur absolue est croissante sur [ 0 \: ; + \infty [ donc :
\begin{array} { l } { 2 \leqslant | x | \lt 5 } \\ { \Leftrightarrow - 6 \geqslant - 3 | x | \gt - 15 } \\ { \Leftrightarrow - 4 \geqslant 2 - 3 | x | \gt - 13. } \end{array}
On obtient donc l'encadrement - 4 \geqslant 2 - 3 | x | \gt - 13.

2. On a : -2 \leqslant x \lt 1.
La fonction valeur absolue n'étant pas monotone sur [ - 2 \: ; 1 ], on dresse son tableau de variations sur [ - 2 \: ; 1 ].

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D'où :
\begin{array} { l } { 0 \leqslant | x | \leqslant 2 } \\ { \Leftrightarrow 0 \leqslant 5 | x | \leqslant 10 } \\ { \Leftrightarrow - 3 \leqslant 5 | x | - 3 \leqslant 7 } \end{array}
On obtient donc l'encadrement - 3 \leqslant 5 | x | - 3 \leqslant 7.

Pour s'entraîner
Exercices et p. 61.
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Méthode

  • On encadre ce qu'il y a dans la valeur absolue.
  • On utilise les variations de la fonction valeur absolue. Attention, il pourra être nécessaire de dresser son tableau de variations (lorsque celle-ci n'est pas monotone sur l'intervalle étudié).
  • On termine avec les propriétés opératoires sur les inégalités.


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