Fonction Affine - Forme f(x) = ax + b | Mathématiques Seconde

Introduction à la forme f(x) = ax + b

FONCTION AFFINE - FORME f(x) = ax + b
Géométrie plane - Fonction affine

Découvrez la forme générale des fonctions affines et leurs propriétés

Linéaire
Affine

Définition de la fonction affine

Concept fondamental

DÉFINITION GÉNÉRALE
Définition

Une fonction affine est une fonction qui, à tout nombre x, associe le nombre ax + b, où a et b sont des nombres réels donnés.

On la note : \( f(x) = ax + b \)

Les nombres a et b sont appelés les paramètres de la fonction affine.

  • a est le coefficient directeur (ou pente)
  • b est l'ordonnée à l'origine
Représentation d'une fonction affine f(x) = ax + b
O
A
(x)
(y)
f(x) = ax + b
b
La représentation graphique d'une fonction affine est toujours une droite !
Cas particuliers
  • Si b = 0, la fonction est linéaire : f(x) = ax
  • Si a = 0, la fonction est constante : f(x) = b
  • Si a = 1 et b = 0, la fonction est identique : f(x) = x

Coefficient directeur et ordonnée à l'origine

Paramètres de la fonction affine

LE COEFFICIENT DIRECTEUR "a"
Rôle du coefficient directeur

Le coefficient directeur a détermine la pente de la droite :

  • Si a > 0, la fonction est croissante
  • Si a < 0, la fonction est décroissante
  • Si a = 0, la fonction est constante

Il mesure le taux de variation de la fonction : pour une augmentation de 1 unité de x, la fonction varie de a unités.

Effet du coefficient directeur sur la droite
a > 0
a < 0
a = 0
L'ORDONNÉE À L'ORIGINE "b"
Signification de l'ordonnée à l'origine

L'ordonnée à l'origine b est l'ordonnée du point d'intersection de la droite avec l'axe des ordonnées.

C'est la valeur de la fonction quand x = 0 : f(0) = a×0 + b = b.

Le point d'intersection est donc (0, b).

Calcul du coefficient directeur

Méthode de détermination

FORMULE DU COEFFICIENT DIRECTEUR
Calcul à partir de deux points

Soient deux points A(xA, yA) et B(xB, yB) appartenant à la droite représentative de la fonction affine f(x) = ax + b.

Le coefficient directeur a est donné par la formule :

\( a = \frac{y_B - y_A}{x_B - x_A} = \frac{\text{variation de } y}{\text{variation de } x} \)

Cette formule est valable pour tous les points de la droite.

Calcul du coefficient directeur à partir de deux points
A(xA, yA)
B(xB, yB)
a = (yB - yA) / (xB - xA)
EXEMPLES DE CALCUL
Exemple 1

Soient les points A(1, 2) et B(4, 8) appartenant à une droite affine.

Calculons le coefficient directeur :

\( a = \frac{8 - 2}{4 - 1} = \frac{6}{3} = 2 \)

Le coefficient directeur est 2.

Exemple 2

Soient les points C(-2, 5) et D(3, -1) appartenant à une droite affine.

Calculons le coefficient directeur :

\( a = \frac{-1 - 5}{3 - (-2)} = \frac{-6}{5} = -\frac{6}{5} \)

Le coefficient directeur est -6/5.

Détermination de l'équation d'une droite

Trouver l'expression de la fonction

MÉTHODE PAR DEUX POINTS
Procédure pas à pas

Pour déterminer l'équation f(x) = ax + b d'une droite affine passant par deux points connus :

  1. Calculer le coefficient directeur a avec la formule : \( a = \frac{y_B - y_A}{x_B - x_A} \)
  2. Utiliser un des points pour déterminer b : \( y_A = ax_A + b \Rightarrow b = y_A - ax_A \)
  3. Écrire la fonction : f(x) = ax + b
EXEMPLE COMPLET
Déterminer l'équation de la droite passant par A(2, 3) et B(5, 9)

Étape 1 : Calcul du coefficient directeur

\( a = \frac{9 - 3}{5 - 2} = \frac{6}{3} = 2 \)

Étape 2 : Calcul de l'ordonnée à l'origine

Utilisons le point A(2, 3) : f(2) = 3

\( 3 = 2 \times 2 + b \Rightarrow 3 = 4 + b \Rightarrow b = -1 \)

Étape 3 : Écriture de la fonction

\( f(x) = 2x - 1 \)

Vérification : f(2) = 2(2) - 1 = 3 ✓ et f(5) = 2(5) - 1 = 9 ✓

MÉTHODE PAR COEFFICIENT DIRECTEUR ET UN POINT
Quand on connaît a et un point

Si on connaît le coefficient directeur a et un point A(xA, yA) appartenant à la droite :

On utilise : yA = axA + b

On isole b : b = yA - axA

La fonction est : f(x) = ax + (yA - axA)

Applications concrètes

Utilisations pratiques

GÉOMÉTRIE ANALYTIQUE
Identifier des droites

Les fonctions affines permettent de :

  • Représenter des droites dans un repère
  • Calculer des intersections entre droites
  • Déterminer des équations de droites
  • Étudier les variations de fonctions
PROBLÈMES DE VIE COURANTE
Applications concrètes
  • 1 Calcul de coûts linéaires (tarifs, prix)
  • 2 Modélisation de phénomènes linéaires
  • 3 Analyse de tendances
  • 4 Problèmes de proportionnalité

Exercice d'application

Problème complet

ÉNONCÉ
Question

Une fonction affine f est telle que f(1) = 4 et f(3) = 10.

1. Déterminer l'expression de la fonction f.

2. Calculer f(0) et f(5).

3. Représenter graphiquement la fonction f dans un repère orthonormé.

4. Résoudre l'équation f(x) = 0.

Solution de l'exercice

Correction détaillée

QUESTION 1 : DÉTERMINATION DE L'EXPRESSION
Calcul des paramètres a et b

On sait que f est affine donc f(x) = ax + b.

On a : f(1) = 4 et f(3) = 10.

Donc : a(1) + b = 4 et a(3) + b = 10.

Cela donne le système :

  • a + b = 4
  • 3a + b = 10

Soustrayons la première équation de la deuxième : (3a + b) - (a + b) = 10 - 4

Soit : 2a = 6, donc a = 3.

En remplaçant dans la première équation : 3 + b = 4, donc b = 1.

L'expression de la fonction est : f(x) = 3x + 1.

QUESTION 2 : CALCULS D'IMAGES
Calcul de f(0) et f(5)

On a f(x) = 3x + 1.

Donc : f(0) = 3(0) + 1 = 1

Et : f(5) = 3(5) + 1 = 15 + 1 = 16

QUESTION 3 : REPRÉSENTATION GRAPHIQUE
Tracé de la droite

On trace la droite passant par les points A(1, 4) et B(3, 10).

On peut aussi utiliser les points A(0, 1) et B(1, 4).

Le coefficient directeur est a = 3, donc la droite monte de 3 unités quand on avance de 1 unité.

QUESTION 4 : RÉSOLUTION DE f(x) = 0
Résolution de l'équation

On résout : 3x + 1 = 0

Soit : 3x = -1

Donc : x = -1/3

L'antécédent de 0 par f est -1/3.

Résumé

Points clés

DÉFINITION
Fonction affine

Une fonction affine est de la forme f(x) = ax + b où a et b sont des réels.

  • a est le coefficient directeur (pente)
  • b est l'ordonnée à l'origine
PROPRIÉTÉS
Caractéristiques
  • La représentation graphique est une droite
  • Si a > 0, la fonction est croissante
  • Si a < 0, la fonction est décroissante
  • Si a = 0, la fonction est constante
  • L'ordonnée à l'origine est f(0) = b
FORMULES UTILES
Calculs
  • Coefficient directeur : \( a = \frac{y_B - y_A}{x_B - x_A} \)
  • Expression de la fonction : f(x) = ax + b
  • Point d'intersection avec l'axe des ordonnées : (0, b)
La forme f(x) = ax + b est fondamentale pour représenter les droites dans un repère !

Conclusion

Félicitations !

FÉLICITATIONS !
MAÎTRISE DE LA FORME f(x) = ax + b
Vous comprenez maintenant comment déterminer et utiliser la forme f(x) = ax + b !

Continuez à pratiquer pour renforcer vos compétences

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