Hors programme lycée / Fonctions homographiques 17 exercices corrigés

a
1. Fonctions homographiques E.407 On considère la fonction f définie par : f : x ↦−→ 3 x + 1 x − 3 1 Montrer que, pour tout x ∈ R \ 3 , on a: 3 x + 1 x − 3 = 3 + 10 x − 3 2 Déterminer le sens de variation de la fonction f sur l’intervalle −∞ ; 3 . E.424 On considère la fonction : f : x ↦−→ 3 x + 1 2 x − 1 1 a Établir l’égalité suivante : 3 x + 1 2 x − 1 = 5 4 x − 2 + 3 2 b Établir la décroissance de la fonction f sur l’intervalle −∞ ; 1 2 . 2 On représente, dans le repère orthonormé ci-dessous, la courbe représentative de la fonction f : a Graphiquement, déterminer une valeur approchée de l’antécédent du nombre 3 par la fonction f . b Algébriquement, rechercher l’antécédent du nombre 3 par la fonction f . c Graphiquement, déterminer les solutions de l’inéquation f ( x ) 3 E.427 On considère la fonction f définie par la relation: f : x ↦−→ 2 − 6 x 1 − 2 x . 1 Donner l’ensemble de définition de la fonction f . 2 Déterminer la valeur des réels a et b vérifiant : 2 − 6 x 1 − 2 x = a 1 − 2 x + b 3 En déduire que la fonction f est décroissante sur 1 2 ; + ∞ E.429 On considère la fonction f définie par : f : x ↦−→ 2 x − 1 x + 1 1 Donner l’ensemble de définition de la fonction f 2 Montrer l’égalité suivante : 2 x − 1 x +1 =2+ − 3 x +1 3 Montrer la croissance de la fonction f sur ] −∞ ; − 1[ et ainsi que sur ] − 1 ; + ∞ [ 4 Montrer algébriquement que 2 n’admet pas d’antécédent par la fonction x . E.4868 On considère la fonction f définie par : f ( x ) = 6 · x − 7 3 − 2 · x 1 Établir l’égalité suivante : f ( x ) = − 3 + 2 3 − 2 · x 2 Établir le sens de variation de la fonction f sur l’intervalle −∞ ; 3 2 . 3 Déterminer l’ensemble des antécédents de 1 par la fonc-tion f . 4 Résoudre l’équation: f ( x ) = 2 · x E.419 On considère la fonction f définie par : f : x ↦−→ x + 1 x − 2 1 a Donner l’ensemble de définition de la fonction f . b Déterminer l’image de 3 par la fonction f . c Déterminer les antécédents, pour la fonction f , des nombres − 1 et 0 . d Justifier que 1 n’admet pas d’antécédent par la fonc-tion f . 2 Établir pour tout x ∈ R \ 2 , l’égalité suivante : x + 1 x − 2 = 3 x − 2 + 1 2. Fonctions homographiques et fonctions affines E.6053 On considère la fonction f définie sur R \{− 1 } par la relation: f ( x ) = x − 3 x + 1 Dans le repère O ; I ; J donné ci-dessous, on a représenté la courbe C f représentative de la fonction f . https://chingmath.fr chapExoCorrec/407 sacados/407 chapExoCorrec/424 sacados/424 -4-3-2-12345I-2-12345JOCf chapExoCorrec/427 sacados/427 chapExoCorrec/429 sacados/429 chapExoCorrec/4868 sacados/4868 chapExoCorrec/419 sacados/419 chapExoCorrec/6053 sacados/6053
1 a Déterminer les coordonnées des deux points A et B de la courbe C f ayant pour abscisse respective 1 et 3 . b Déterminer l’équation réduite de la droite ( AB ) . c Tracer, dans le repère, la droite ( AB ) . 2 On considère la droite (Δ) ayant pour équation réduite : (Δ): y = 3 x − 4 a Établir la factorisation suivante : − 3 x 2 + 2 x + 1 = (1 − x )(3 x + 1) b Résoudre algébriquement l’inéquation: f ( x ) 3 x − 4 c En déduire la position relative de la courbe C f rela-tivement à la droite (Δ) . d Tracer la droite (Δ) dans le repère. E.6054 On considère la fonction f définie sur R \{− 1 } par la relation: f ( x ) = 3 x + 1 x + 1 Dans le repère O ; I ; J donné ci-dessous, on a représenté la courbe C f représentative de la fonction f . 1 Déterminer l’équation réduite de la droite ( d ) passant par les deux points de la courbe C f ayant respectivement pour abscisses − 2 3 et 1 . 2 On considère la droite (Δ) ayant pour équation réduite : (Δ): y = x + 1 3 a Établir la factorisation suivante : − 3 x 2 + 5 x + 2 = (2 − x )(3 x + 1) b Résoudre algébriquement l’inéquation: f ( x ) x + 1 3 c En déduire la position relative de la courbe C f rela-tivement à la droite (Δ) sur R . E.6052 On considère la fonction f définie sur R \{− 1 } par la relation: f ( x ) = x − 3 x + 1 Dans le repère O ; I ; J donné ci-dessous, on a représenté la courbe C f représentative de la fonction f . 1 a Déterminer les coordonnées des deux points A et B de la courbe C f ayant pour abscisse respective − 2 et 3 . b Déterminer l’équation réduite de la droite ( AB ) . c Tracer, dans le repère, la droite ( AB ) . 2 On considère la droite (Δ) ayant pour équation réduite : (Δ): y = − 2 x − 3 a Déterminer algébriquement les solutions de l’équation: f ( x ) − 2 x − 3 b En déduire la position relative de la courbe C f rela-tivement à la droite (Δ) . c Tracer la droite (Δ) dans le repère. 3. Fonctions homographiques: problèmes https://chingmath.fr -6-4-2246I-6-4-224JOCf chapExoCorrec/6054 sacados/6054 xxyyCf(d chapExoCorrec/6052 sacados/6052 -6-4-2246I-4-2246JOCf
E.2987 Un automobiliste parcours sur les routes départementales une distance de 48 km à une vitesse moyenne de 64 km = h , puis il parcourt la suite du parcours, de x km , sur autoroute à une vitesse moyenne de 115 km = h . 1 Déterminer la durée de son trajet sur les routes départe-mentales. 2 a Justifier que le trajet total a eu pour durée : t = 3 4 + x 115 b Justifier que la vitesse v moyenne de l’automobiliste, sur l’ensemble du parcours, s’écrit en fonction de x : v = 460 x + 22080 4 x + 345 3 Le conducteur sait qu’il a parcouru l’intégralité du par-cours à une vitesse moyenne de 92 km = h . Déterminer la distance parcourue sur l’autoroute par l’automobiliste. Puis, donner la distance totale de son parcours. E.2989 Dans le plan muni d’un repère ( O ; I ; J ) orthonormé, on considère le point A de coordonnée (2 ; 1) . Pour a un nombre réel appartenant à l’intervalle 2 ; + ∞ , on considère le point M de coordonnées ( a ; 0) . On note N le point d’intersection de la droite ( MA ) avec l’axe des ordonnées et on note b l’ordonnée du point N . On note P le point de coordonnées ( a ; b ) . Le graphique ci-dessous représente ces différents points dans le cas a =4 : Le but de cet exercice est de connaitre la position du point P en fonction de la valeur a ; on parle du ˇ lieu géométrique ı du point P lorsque le nombre a décrit l’intervalle 2 ; + ∞ . Partie A : 1 Justifier que le point N ne peut être défini pour a =2 . 2 On s’intéresse à la position du point P lorsque a =3 : a Placer le point M 3 (3 ; 0) . b Placer le point N 3 tel qu’indiqué dans l’énoncé. Quelle est l’ordonnée du point N 3 ? c Placer le point P 3 tel que précisée dans l’énoncé. 3 Effectuer la même démarche que pour la question précé-dente pour les différentes valeurs de a : a = 2 ; 5 ; a = 5 ; a = 7 4 Quelle conjecture peut-on faire sur la courbe formée par l’ensemble des points P lorsque le nombre a décrit l’intervalle 2 ; + ∞ ? Partie B: 1 Justifier que la droite ( MN ) a pour coefficient directeur : 1 2 − a 2 Déterminer l’équation réduite de la droite ( MN ) 3 Déterminer l’expression de b en fonction de a . 4 Exprimer les coordonnées du point P en fonction de a . Confirmer la conjecture faite à la question A . E.2990 4. Etudes d’autres fonctions E.3002 On considère la fonction f définie par la relation: f ( x ) = 1 x − 3 − 1 x + 1 1 Donner l’ensemble de définition de la fonction f . 2 Établir les égalités suivantes : f ( x ) = 4 ( x − 3)( x + 1) = 4 ( x − 1) 2 − 4 3 a Justifier que, pour x appartenant à −∞ ; − 1 , l’image de x est positive. b Établir que la fonction f est croissante sur −∞ ; − 1 . 4 Dans un repère O ; I ; J orthonormé, on note C f la courbe représentative de la fonction f : a Pour tout nombre h ∈ R tel que les deux nombres 1+ h et 1 − h appartiennent à D f , vérifier l’égalité suivante : f (1 − h ) = f (1+ h ) b En affichant la courbe C f sur votre calculatrice, quelle propriété géométrique semble posséder la courbe C f ? https://chingmath.fr chapExoCorrec/2987 sacados/2987 chapExoCorrec/2989 sacados/2989 -12345678I-12345JOAM4N4P4 sacados/2990 xyMINxyMINxyMSIN chapExoCorrec/3002 sacados/3002
E.3025 1 On considère la fonction f dont l’image d’un nombre x est donnée par la relation: f ( x ) = x + 2 (2 x − 1)(3 − x ) a Déterminer l’ensemble de définition de la fonction f b Établir l’égalité suivante : f ( x ) = 1 2 x − 1 + 1 3 − x c Montrer que pour tout x ∈ −∞ ; − 2 , l’image de x par f est un nombre positif. 2 Soit g la fonction définie par : g : x ↦−→ 4 4 x − 2 − 2 2 x + 5 a Déterminer l’ensemble de définition de la fonction g . b Déterminer les valeurs de a et de b vérifiant la relation suivante : g ( x ) = 12 4 · ( x − a ) 2 + b c Établir le sens de variation de la fonction g sur l’intervalle 1 2 ; + ∞ E.440 1 Établir les égalités: a 1 + 2 x + 1 = x + 3 x + 1 pour x = − 1 . b 3 x 2 − 7 x + 6 x − 1 = 3 x − 4 + 2 x − 1 pour x =1 . c 1 x + 1 + 1 x − 1 = 2 x x 2 − 1 pour x =1 et x = − 1 . 2 En utilisant les résultats de la question précédente, établir les affirmations suivantes : a La fonction f définie par x ↦−→ x +3 x +1 est décroissante sur − 1 ; + ∞ . b La fonction g définie par x ↦−→ 2 x x 2 − 1 est décroissante sur 1 ; + ∞ . 5. Exercices non-classés E.7333 On considère la fonction f définie sur R \{ 1 } par la relation: f ( x ) = 3 · x + 4 x − 1 1 Établir l’identité: f ( x )=3+ 7 x − 1 2 Établir que la fonction f est décroissante sur l’intervalle 1 ; + ∞ . E.4517 On considère la fonction homographique f définie par : f ( x ) = x − 2 4 x + 2 On considère le plan muni du repère ( O ; I ; J ) orthonormé représenté ci-dessous : 1 Justifier que la fonction f est définie sur R \ − 1 2 : 2 À l’aide de la calculatrice: a Dresser le tableau de variations de la fonction f . b Compléter le tableau de valeurs, au dixième près : x − 4 − 3 − 2 − 1 ; 5 − 1 − 0 ; 8 f ( x ) x − 0 ; 3 0 0 ; 5 1 2 3 4 f ( x ) 3 Effectuer le tracé de la courbe C f représentative de la fonction f dans le repère ci-dessus. E.7465 On considère la fonction f définie sur − 2 ; + ∞ par la relation: f ( x )= 3 · x +8 x +2 1 Établir l’identité: f ( x )=3+ 2 x +2 2 Établir que la fonction f est décroissante sur − 2 ; + ∞ . https://chingmath.fr chapExoCorrec/3025 sacados/3025 chapExoCorrec/440 sacados/440 chapExoCorrec/7333 sacados/7333 chapExoCorrec/4517 sacados/4517 -4-3-2-1234I-3-2-123JO chapExoCorrec/7465 sacados/7465