Maths Troisième, programme français • Exercices corrigés à Montréal

Fiche de révision : les fonctions linéaires (Troisième)

Cette fiche de révision couvre les fonctions linéaires en classe de troisième du programme français, avec les pourcentages et les agrandissements qui leur sont attachés, tels qu'ils sont évalués au brevet et dans les contrôles du Lycée Marie de France et du Collège Stanislas à Montréal.

Elle ne redit pas le cours, que vous avez déjà : elle dit ce qui fait perdre des points sur ce chapitre, et le geste précis qui évite chaque perte. Le fil est toujours le même : un pourcentage se traduit en coefficient multiplicateur avant tout calcul, et deux évolutions se composent par un produit.

Le fil du chapitre

Une fonction linéaire est une MULTIPLICATION, rien d'autre. Tout ce qui se perd dans ce chapitre vient d'un pourcentage additionné au lieu d'être multiplié, ou d'un coefficient lu comme une montée sans compter le pas horizontal.

Ce chapitre fait partie de Mathématiques en Troisième

Avant ce chapitre

Cette fiche suppose ces notions acquises. Si une méthode ci-dessous reste opaque, c'est presque toujours l'une d'elles qui manque, pas la fiche.

Remonter plus loin : la chaîne complète (9 chapitres) ↓

Le chemin de remédiation, du plus ancien au plus proche. Un élève qui reprend ce chapitre de zéro le reprend dans cet ordre.

  1. 1Fractions et proportionnalitéSixième
  2. 2Calculs numériques et prioritésCinquième
  3. 3Les nombres relatifsCinquième
  4. 4Le calcul littéralCinquième
  5. 5Proportionnalité et pourcentagesCinquième
  6. 6Multiplication et division de relatifsQuatrième
  7. 7Calcul littéral et équationsQuatrième
  8. 8Proportionnalité, pourcentages et vitessesQuatrième
  9. 9La notion de fonction

L'essentiel

La forme f(x)=axf(x)=ax, et ce qu'elle impose

  • Une fonction linéaire s'écrit f(x)=axf(x)=ax : une seule multiplication, aucun terme ajouté.
  • Sa représentation graphique est une DROITE QUI PASSE PAR L'ORIGINE. C'est le test le plus rapide : f(0)=0f(0)=0.
  • Le coefficient se retrouve à partir d'un seul couple : a=f(x)xa=\dfrac{f(x)}{x}, pour xx non nul. On divise l'image par l'antécédent, jamais l'inverse.
  • Une fonction linéaire traduit exactement une situation de PROPORTIONNALITÉ : le quotient f(x)x\dfrac{f(x)}{x} est constant.
  • Conséquence utile : f(2x)=2f(x)f(2x)=2f(x) et f(x1+x2)=f(x1)+f(x2)f(x_{1}+x_{2})=f(x_{1})+f(x_{2}). Doubler la quantité double le prix, ce qui est faux dès qu'il y a un abonnement.
-11234-2-112345678linéairenon linéaire
Deux droites parallèles, une seule est linéaire : celle qui passe par l'origine. La seconde vaut 22 en 00, donc f(x)x\dfrac{f(x)}{x} n'y est pas constant et il n'y a pas proportionnalité.

En une ligne : « f(0)=0f(0)=0, donc la droite passe par l'origine, donc ff est linéaire » vaut le point de justification que la plupart des copies oublient.

Un pourcentage est une multiplication

  • Augmenter de tt pour cent, c'est multiplier par 1+t1001+\dfrac{t}{100}. Diminuer de tt pour cent, c'est multiplier par 1t1001-\dfrac{t}{100}.
  • Deux évolutions successives se composent par le PRODUIT des deux coefficients, jamais par la somme des pourcentages.
  • Passer du coefficient au taux : taux=(coefficient1)×100\text{taux}=(\text{coefficient}-1)\times 100. Un coefficient de 0,960{,}96 donne 4-4 pour cent.
  • Revenir au prix de départ, c'est DIVISER par le coefficient, pas retrancher le même pourcentage.
  • Repère de contrôle : une hausse donne un coefficient plus grand que 11, une baisse un coefficient compris entre 00 et 11.

Écrire la ligne des coefficients AVANT tout calcul chiffré (×1,25\times 1{,}25 puis ×0,80\times 0{,}80) transforme la question en une simple multiplication et supprime la moitié des erreurs du chapitre.

Agrandissement et réduction : kk, k2k^{2}, k3k^{3}

  • Dans un agrandissement ou une réduction de rapport kk, toutes les LONGUEURS sont multipliées par kk.
  • Les AIRES sont multipliées par k2k^{2}, les VOLUMES par k3k^{3}.
  • Les ANGLES, eux, ne changent pas : un agrandissement conserve la forme.
  • Une réduction est un agrandissement de rapport 0<k<10<k<1 : la formule est la même, il n'y a pas deux cas à retenir.

Les pièges qui coûtent des points

Les erreurs ci-dessous sont celles que je corrige le plus souvent en séance. Chacune coûte des points sur une copie, même quand le raisonnement est juste.

1. Additionner deux pourcentages successifs

3 points, et la question suivante avec, car elle réutilise le prix

Ce qu'il ne faut pas écrire

« +25+25 pour cent puis 20-20 pour cent, cela fait +5+5 pour cent. »

Ce qu'il faut écrire

« Le coefficient global vaut 1,25×0,80=11{,}25\times 0{,}80=1 : le prix est finalement inchangé, l'évolution globale est nulle. »

Pourquoi : Chaque pourcentage s'applique à une base différente : le second porte sur le prix DÉJÀ augmenté. Seuls les coefficients, eux, se composent, et ils se composent par un produit.

2. Prendre le coefficient multiplicateur pour un pourcentage

2 points, et le résultat est absurde d'un facteur vingt

Ce qu'il ne faut pas écrire

« Le coefficient est 1,051{,}05, donc le prix a augmenté de 105105 pour cent. »

Ce qu'il faut écrire

« Le coefficient est 1,051{,}05, donc (1,051)×100=5(1{,}05-1)\times 100=5 : le prix a augmenté de 55 pour cent. »

Pourquoi : Le coefficient contient le prix de départ (11) PLUS l'évolution. C'est l'écart à 11, et lui seul, qui donne le taux.

3. Lire le coefficient comme une simple montée

2 points, et toute la lecture graphique qui suit

Ce qu'il ne faut pas écrire

« Quand j'avance sur la droite, je monte de 66, donc a=6a=6. »

Ce qu'il faut écrire

« J'avance de 33 vers la droite et je monte de 66, donc a=63=2a=\dfrac{6}{3}=2. »

-112345-11234567891011a = 2 dans les deux caspas 1montée 2pas 3montée 6
Sur la même droite, un pas de 11 donne une montée de 22 et un pas de 33 une montée de 66 : la montée change, le quotient 21=63=2\dfrac{2}{1}=\dfrac{6}{3}=2 ne change pas. Le coefficient, c'est ce quotient.

Pourquoi : Le coefficient est un QUOTIENT, la montée divisée par le déplacement horizontal. La montée seule dépend de la largeur du pas choisi, elle ne caractérise rien.

4. Appeler linéaire toute fonction dont la courbe est une droite

toute la question de reconnaissance, souvent 2 points

Ce qu'il ne faut pas écrire

« La représentation est une droite, donc la fonction est linéaire et il y a proportionnalité. »

Ce qu'il faut écrire

« La droite coupe l'axe des ordonnées en 22, donc f(0)=20f(0)=2\neq 0 : la fonction est affine mais pas linéaire, et il n'y a pas proportionnalité. »

Pourquoi : Toute fonction linéaire donne une droite, mais toutes les droites ne sont pas linéaires. Le test tient en un calcul : la valeur en 00.

5. Revenir au prix initial en soustrayant le pourcentage

3 points, c'est la question de fin d'exercice au brevet

Ce qu'il ne faut pas écrire

« Après une hausse de 2020 pour cent, l'article coûte 120120 dollars, donc il coûtait 12024=96120-24=96 dollars. »

Ce qu'il faut écrire

« On divise par le coefficient : 1201,20=100\dfrac{120}{1{,}20}=100, l'article coûtait 100100 dollars. »

Pourquoi : Les 2020 pour cent se calculaient sur le prix de DÉPART, inconnu, pas sur le prix d'arrivée. Retrancher 2020 pour cent du prix final applique le taux à la mauvaise base.

6. Multiplier l'aire par le rapport au lieu de son carré

2 points, et un facteur trois d'erreur sur le résultat final

Ce qu'il ne faut pas écrire

« Le rapport d'agrandissement est 33, donc l'aire est multipliée par 33. »

Ce qu'il faut écrire

« Le rapport est 33, donc les longueurs sont multipliées par 33 et l'aire par 32=93^{2}=9. »

Pourquoi : Une aire est un produit de deux longueurs : si chacune est multipliée par kk, le produit l'est par k×kk\times k. Le volume, produit de trois longueurs, l'est par k3k^{3}.

7. Inverser le quotient qui donne le coefficient

2 points, et l'expression de la fonction est fausse pour tout le reste

Ce qu'il ne faut pas écrire

« f(4)=10f(4)=10, donc a=410=0,4a=\dfrac{4}{10}=0{,}4. »

Ce qu'il faut écrire

« f(4)=10f(4)=10, donc a=104=2,5a=\dfrac{10}{4}=2{,}5, car a=f(x)xa=\dfrac{f(x)}{x}. »

Pourquoi : L'image est le résultat, l'antécédent est le point de départ : on divise ce qu'on obtient par ce qu'on avait. Contrôle immédiat : avec a=0,4a=0{,}4, on aurait f(4)=1,6f(4)=1{,}6 et non 1010.

8. Confondre « 2020 pour cent de » et « augmenter de 2020 pour cent »

2 points, et une confusion qui revient à chaque exercice de gestion

Ce qu'il ne faut pas écrire

« 2020 pour cent de 150150, c'est 180180. »

Ce qu'il faut écrire

« 2020 pour cent de 150150, c'est 150×0,20=30150\times 0{,}20=30. 150150 augmenté de 2020 pour cent, c'est 150×1,20=180150\times 1{,}20=180. »

Pourquoi : « De » désigne une PART, on multiplie par t100\dfrac{t}{100}. « Augmenter de » désigne une ÉVOLUTION, on multiplie par 1+t1001+\dfrac{t}{100}. Le 11 est le prix qu'on garde.

9. Traiter un tarif avec abonnement comme une proportionnalité

toute la question, environ 3 points

Ce qu'il ne faut pas écrire

« 1010 séances coûtent 8080 dollars, donc 2020 séances coûtent 160160 dollars. »

Ce qu'il faut écrire

« Le tarif comprend un abonnement de 3030 dollars, donc f(x)=30+5xf(x)=30+5x : ce n'est pas une fonction linéaire, et f(20)=130f(20)=130 dollars. »

Pourquoi : Dès qu'un montant fixe existe, doubler la quantité ne double pas le total : le fixe, lui, n'est payé qu'une fois. La fonction est alors affine, pas linéaire.

Quelle méthode choisir

Quel coefficient multiplicateur écrire ?

Lire la phrase de l'énoncé, mot pour mot, avant de toucher à la calculatrice.

  • Si « augmenter de tt pour cent », « hausse », « majoration » multiplier par 1+t1001+\dfrac{t}{100}

    Exemple : +25+25 pour cent donne ×1,25\times 1{,}25

  • Si « diminuer de tt pour cent », « baisse », « remise », « solde » multiplier par 1t1001-\dfrac{t}{100}

    Exemple : 20-20 pour cent donne ×0,80\times 0{,}80

  • Si « tt pour cent DE », sans idée d'évolution multiplier par t100\dfrac{t}{100} tout court

    Exemple : 2020 pour cent de 150150 vaut 3030

  • Si deux évolutions l'une après l'autre MULTIPLIER les deux coefficients

    Exemple : 1,25×0,80=11{,}25\times 0{,}80=1, soit 00 pour cent au total

    l'ordre des deux évolutions ne change rien au résultat

  • Si on connaît le prix d'arrivée et on cherche celui de départ DIVISER par le coefficient

    Exemple : 1201,20=100\dfrac{120}{1{,}20}=100

  • Si on connaît le coefficient et on cherche le taux calculer (coefficient1)×100(\text{coefficient}-1)\times 100

    Exemple : 0,960{,}96 donne 4-4 pour cent

Si l'énoncé donne le prix de départ ET le prix d'arrivée, on ne cherche pas de branche : le coefficient est directement le quotient arrivée sur départ.

Longueur, aire ou volume ?

Repérer la GRANDEUR demandée, pas l'objet dessiné.

2 cm sur 1 cmaire multipliée par 4k = 2
Le grand rectangle a des côtés deux fois plus longs, et il contient exactement quatre copies du petit : c'est ce que dit k2k^{2}, et cela se compte au lieu de se retenir.
  • Si une longueur, un périmètre, un rayon, une hauteur multiplier par kk

    Exemple : k=2k=2 : un côté de 33 cm devient 66 cm

  • Si une aire, une surface à peindre, une section multiplier par k2k^{2}

    Exemple : k=2k=2 : une aire de 66 cm2^{2} devient 2424 cm2^{2}

  • Si un volume, une contenance, une masse à matière égale multiplier par k3k^{3}

    Exemple : k=2k=2 : un volume de 55 L devient 4040 L

  • Si un angle ne rien multiplier du tout, l'angle est conservé

    Exemple : un angle de 3030^\circ reste un angle de 3030^\circ

Le rapport kk se calcule toujours dans le sens image sur modèle : plus grand que 11 pour un agrandissement, entre 00 et 11 pour une réduction.

La rédaction attendue

Le correcteur coche des étapes. Les voici dans l'ordre, avec la phrase de conclusion qu'il attend mot pour mot.

Déterminer une fonction linéaire à partir d'un couple

Quand l'utiliser : L'énoncé donne une situation de proportionnalité et un seul couple, du type « 44 kg coûtent 1010 dollars ».

  1. 1 Nommer la fonction et sa variable : « soit ff la fonction qui, à la masse xx en kilogrammes, associe le prix en dollars ».
  2. 2 Justifier la linéarité par la proportionnalité : « le prix est proportionnel à la masse, donc ff est linéaire et s'écrit f(x)=axf(x)=ax ».
  3. 3 Calculer le coefficient en divisant l'image par l'antécédent : a=104=2,5a=\dfrac{10}{4}=2{,}5.
  4. 4 Écrire l'expression obtenue, puis la tester sur le couple donné : f(4)=2,5×4=10f(4)=2{,}5\times 4=10.

Phrase de conclusion

« La fonction cherchée est f(x)=2,5xf(x)=2{,}5x, où xx est la masse en kilogrammes et f(x)f(x) le prix en dollars. »

Le piège : Diviser dans le mauvais sens et écrire a=410a=\dfrac{4}{10} : le test final sur le couple donné le démasque aussitôt.

Barème : 1 point pour la justification de la linéarité, 1 point pour le coefficient, 0,5 point pour l'expression écrite avec ses unités.

Rédiger une évolution en pourcentage

Quand l'utiliser : L'énoncé enchaîne deux évolutions, ou demande l'évolution globale entre un état initial et un état final.

  1. 1 Traduire CHAQUE évolution en coefficient, sur une ligne à part : « +25+25 pour cent correspond à ×1,25\times 1{,}25 ».
  2. 2 Multiplier les coefficients pour obtenir le coefficient global : 1,25×0,80=11{,}25\times 0{,}80=1.
  3. 3 Traduire le coefficient global en taux : (11)×100=0(1-1)\times 100=0 pour cent.
  4. 4 Interpréter le signe : positif pour une hausse, négatif pour une baisse, nul pour un retour au point de départ.
  5. 5 Conclure par une phrase qui nomme la grandeur et la période.

Phrase de conclusion

« Le coefficient global vaut 11, donc le prix du manteau est le même en janvier qu'en octobre : l'évolution globale sur la période est nulle. »

Le piège : Répondre par le coefficient au lieu du pourcentage. La question dit « de quel pourcentage », donc la réponse contient le mot « pour cent » et un signe.

Barème : 1 point par coefficient correctement traduit, 1 point pour le produit, 1 point pour la conversion en pourcentage et la phrase.

Vérifier avant de rendre

Cinq minutes de vérification récupèrent plus de points qu'un exercice de plus commencé à la hâte.

L'exercice type décortiqué

Une hausse, une baisse, et l'évolution globale

Un manteau coûte 8080 dollars en octobre. Son prix augmente de 2525 pour cent en novembre, puis baisse de 2020 pour cent lors des soldes de janvier.

1. Calculer le prix en novembre, puis le prix en janvier.

2. De quel pourcentage le prix a-t-il varié entre octobre et janvier ?

3. De quel pourcentage faut-il augmenter le prix de janvier pour revenir au prix de novembre ?

Étape 1

Traduction des deux évolutions : +25+25 pour cent correspond à ×1,25\times 1{,}25, et 20-20 pour cent correspond à ×0,80\times 0{,}80.

Pourquoi

On écrit les coefficients AVANT le moindre chiffre. Cette ligne coûte dix secondes et elle supprime la tentation d'additionner les taux, qui est l'erreur numéro un du chapitre.

Étape 2

Prix en novembre : 80×1,25=10080\times 1{,}25=100 dollars. Prix en janvier : 100×0,80=80100\times 0{,}80=80 dollars.

Pourquoi

La baisse s'applique au prix de novembre, pas à celui d'octobre : c'est le sens du mot « puis » dans l'énoncé. Chaque évolution porte sur l'état qui la précède immédiatement.

Étape 3

Coefficient global : 1,25×0,80=11{,}25\times 0{,}80=1. Taux global : (11)×100=0(1-1)\times 100=0 pour cent.

Pourquoi

Le produit des coefficients répond à la question globale sans repasser par les prix : c'est ce qui rend la méthode utilisable même quand le prix de départ n'est pas donné.

Étape 4

De janvier à novembre : le coefficient vaut 10080=1,25\dfrac{100}{80}=1{,}25, donc une hausse de 2525 pour cent.

Pourquoi

Une baisse de 2020 pour cent ne se compense PAS par une hausse de 2020 pour cent : les deux taux portent sur des bases différentes. On repasse donc par le quotient arrivée sur départ.

Étape 5

Vérification : 80×1,25=10080\times 1{,}25=100, et 100×0,80×1,25=100100\times 0{,}80\times 1{,}25=100. Les deux chemins donnent le même prix de novembre.

Pourquoi

On réinjecte dans l'énoncé de départ et non dans une ligne intermédiaire : le contrôle reste valable même si l'une des étapes précédentes était fausse.

Conclusion rédigée

« Le manteau coûte 100100 dollars en novembre et 8080 dollars en janvier. Sur l'ensemble de la période, l'évolution est nulle. Pour revenir au prix de novembre, il faudrait augmenter le prix de janvier de 2525 pour cent, et non de 2020 pour cent. »

L'erreur classique sur cet exercice : Répondre « +5+5 pour cent » à la question 2 en additionnant +25+25 et 20-20, puis « +20+20 pour cent » à la question 3 en renversant simplement le signe de la baisse. Les deux erreurs ont la même cause : un pourcentage traité comme un nombre qu'on ajoute, et non comme une multiplication.

À savoir par cœur

  • ff est linéaire si et seulement si f(x)=axf(x)=ax, c'est-à-dire si sa droite passe par l'ORIGINE.
  • a=f(x)xa=\dfrac{f(x)}{x} : l'image divisée par l'antécédent, jamais l'inverse.
  • Augmenter de tt pour cent : ×(1+t100)\times\left(1+\dfrac{t}{100}\right). Diminuer : ×(1t100)\times\left(1-\dfrac{t}{100}\right).
  • Deux évolutions successives : on MULTIPLIE les coefficients, on n'additionne jamais les taux.
  • Du coefficient au taux : (coefficient1)×100(\text{coefficient}-1)\times 100, avec son signe.
  • Revenir à l'état initial : on DIVISE par le coefficient.
  • Agrandissement de rapport kk : longueurs ×k\times k, aires ×k2\times k^{2}, volumes ×k3\times k^{3}, angles inchangés.

Questions fréquentes

Comment reconnaître une fonction linéaire en 3e ?

Son expression est une simple multiplication, du type f de x égale a fois x, sans aucun terme ajouté. Graphiquement, sa droite passe par l'origine du repère. Le test le plus rapide tient en un calcul : si l'image de zéro n'est pas zéro, la fonction n'est pas linéaire.

Pourquoi ne peut-on pas additionner deux pourcentages successifs ?

Parce que le second pourcentage se calcule sur une base déjà modifiée par le premier, et non sur la valeur de départ. On traduit donc chaque évolution en coefficient multiplicateur, puis on multiplie ces coefficients entre eux. Une hausse de vingt-cinq pour cent suivie d'une baisse de vingt pour cent redonne exactement le prix initial.

Comment retrouver le prix initial après une augmentation ?

On divise le prix final par le coefficient multiplicateur de la hausse. Après une hausse de vingt pour cent, le coefficient vaut un virgule deux, donc un prix final de cent vingt dollars correspond à un prix initial de cent dollars. Soustraire vingt pour cent du prix final donne un résultat faux, car le taux porterait sur la mauvaise base.

Par combien est multipliée l'aire dans un agrandissement ?

Par le carré du rapport. Si toutes les longueurs sont multipliées par trois, l'aire est multipliée par neuf et le volume par vingt-sept. La raison est simple : une aire est un produit de deux longueurs, un volume un produit de trois. Les angles, eux, ne changent pas.

Comment lire le coefficient d'une droite sur un graphique ?

On choisit deux points bien placés sur la droite, on compte le déplacement horizontal puis la montée, et on divise la montée par le déplacement. Lire seulement la montée donne un résultat faux, car elle dépend de la largeur du pas choisi. Le coefficient est un quotient.

Passer à la pratique

Exercices corrigés : Les fonctions linéaires

Une méthode se prouve sur une copie, pas sur une fiche. La série du même chapitre reprend chacun de ces pièges dans un exercice, avec le corrigé rédigé étape par étape.

  • 15 exercices corrigés
  • 150 points
  • 225 minutes
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Les chapitres qui le réclament en amont, plus tard dans l'année ou dans les années suivantes.

Voir aussi

Les pourcentages bloquent en troisième à Montréal ?

Contactez-moi pour une première séance. Les évolutions successives reviennent chaque année jusqu'en Terminale, dans les suites géométriques et dans les taux d'intérêt : un élève qui additionne encore deux pourcentages en troisième réadditionnera au lycée, sur des questions qui valent bien plus de points.

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