Mathématiques : 2Bac SMA-SMB

Séance 1-3-1 : Limites et continuité - Partie 3 (Cours)

 

 

Professeur : Mr CHEDDADI Haitam

 

Sommaire

 

VI- Fonction réciproque d'une monotone continue et strictement monotone

6-1/ Théorème de la fonction réciproque

6-2/ Propriétés de la fonction réciproque

VII- Fonctions réciproques usuelles

7-1/ Fonction arctangente

7-2/ Fonction racine nième

7-3/ Puissance rationnelle d'un nombre strictement positif

 


VI- Fonction réciproque d'une monotone continue et strictement monotone

 

6-1/ Théorème de la fonction réciproque

Proposition 11

Si f est une fonction continue et strictement monotone sur un intervalle I, alors elle réalise une bijection de I sur l'intervalle fI.

Preuve

 

 

Applications

Dans chacun des cas suivants, montrer que la fonction f réalise une bijection de I sur un intervalle J à déterminer puis déterminer une expression de f-1x pour x∈J :

1 fx=x2-2x+5  ;  I=[1;+∞[2 fx=4x-x2  ;  I=]-∞;2[3 fx=x2-x-x  ;  I=]-∞;0]4 fx=xx2+2  ;  I=0;2

 

 

6-2/ Propriétés de la fonction réciproque

Proposition 12

Si f est une fonction continue et strictement monotone sur un intervalle I alors :

  • La fonction réciproque f-1 est continue sur fI et a le même sens de variation que la fonction f.
  • Les courbes représentatives de f et de f-1, dans un repère orthonormé, sont symétriques par rapport à la première bissectrice (c'est-à-dire par rapport à la droite d'équation y=x).
Preuve

 

VII- Fonctions réciproques usuelles

 

7-1/ Fonction arctangente

Définition 6

La fonction x↦tanx est une  bijection de ]-π2;π2[ sur ℝ.

Sa fonction réciproque est appelée fonction Arctangente, et la note Acrtan

 

 

Proposition 13

La fonction Arctan est définie sur ℝ et à valeurs dans ]-π2;π2[. On a de plus :

∀x∈ℝ∀y∈]-π2;π2[ Arctanx=y⇔x=tany

Pour tout x∈ℝ : tan(Arctanx)=x

Pour tout x∈]-π2;π2[ : Arctan(tanx)=x

La fonction Arctan est continue et strictement croissante sur ℝ. On a pour tout (x1,x2)∈ℝ2  :

Arctanx1=Arc tanx2 ⇔x1=x2 et Arctanx1<Arc tanx2 ⇔x1<x2

La fonction x↦Arctanx est impaire :

∀x∈ℝ Arctan-x=-Arctanx

On a les limites suivantes :

limx→+∞Arctanx=π2 ; limx→-∞Arctanx=-π2 ; limx→0Arctanxx=1

 

 

 

Tableau de quelques valeurs importantes

La courbe représentative de la fonction Arctan

 

 

7-2/ Fonction racine nième

Définition 7

Soit n un entier naturel non nul.

La fonction x↦xn réalise une bijection de ℝ+ sur ℝ+. Sa fonction réciproque est appelée la fonction racine nième, et on la note n.

Pour tout x∈ℝ+, xn se lit «racine nième de x».

 

 

Proposition 14

Soit n∈ℕ*.

On a alors pour tous x et y de ℝ+ :

xn=y⇔yn=x  ;  xn=yn⇔x=y  ;  xn<yn⇔x<y

On a alors pour tout x∈ℝ+ : xnn=xnn=x

La fonction x↦xn est continue sur ℝ+, et de plus : limx→+∞xn=+∞

 

 

Remarque

Soit a un  réel non nul et n∈ℕ*-1.

L'ensemble des solutions de l'équation xn=a dépend de signe du nombre a et de la parité de l'entier n.

Le tableau suivant résume les cas possibles :

 

Proposition 15

Soit a et b deux réels, et p et n deux entiers naturels supérieurs ou égaux à 2.

On a alors les propriétés suivantes :

an×bn=abn1an=1an a≠0abn=anbn b≠0apnp=anapn=anpanp=apn

 

 

Proposition 16

Soit u une fonction positive sur un intervalle ouvert I et x0∈I.

Si u est continue sur I alors la fonction un est continue sur I.

Si limx→x0ux=l alors limx→x0uxn=l

Si limx→x0ux=+∞ alors limx→x0uxn=+∞

 

 

7-3/ Puissance rationnelle d'un nombre strictement positif

Définition 8

Soit a un réel strictement positif et r un nombre rationnel.

On pose r=pq avec p∈ℤ et q∈ℕ*.

Le nombre ar est le nombre apq. Ce nombre est appelé la puissance rationnelle du nombre a d'exposant r.

 

 

Remarque

Soit a un réel strictement positif et n∈ℕ*-1.

On a : a=a2=a12 et a3=a13.

De façon générale, on a l'égalité : an=a1n.

 

 

Proposition 17

Soit r et r' deux nombres rationnels, et a et b deux réels strictement positifs.

Alors on a les égalités suivantes :

ar×ar'=ar+r'  ;  abr=ar×brarr'=ar.r'  ;  a-r=1arabr =arbr ;  arar'=ar-r'