Maths Troisième, programme français • Fiche de révision 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.
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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.
•Une fonction linéaire s'écrit f(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)=0.
•Le coefficient se retrouve à partir d'un seul couple : a=xf(x), pour x non nul. On divise l'image par l'antécédent, jamais l'inverse.
•Une fonction linéaire traduit exactement une situation de PROPORTIONNALITÉ : le quotient xf(x) est constant.
•Conséquence utile : f(2x)=2f(x) et f(x1+x2)=f(x1)+f(x2). Doubler la quantité double le prix, ce qui est faux dès qu'il y a un abonnement.
Deux droites parallèles, une seule est linéaire : celle qui passe par l'origine. La seconde vaut 2 en 0, donc xf(x) n'y est pas constant et il n'y a pas proportionnalité.
En une ligne : « f(0)=0, donc la droite passe par l'origine, donc f est linéaire » vaut le point de justification que la plupart des copies oublient.
Un pourcentage est une multiplication
•Augmenter de t pour cent, c'est multiplier par 1+100t. Diminuer de t pour cent, c'est multiplier par 1−100t.
•Deux évolutions successives se composent par le PRODUIT des deux coefficients, jamais par la somme des pourcentages.
•Passer du coefficient au taux : taux=(coefficient−1)×100. Un coefficient de 0,96 donne −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 1, une baisse un coefficient compris entre 0 et 1.
Augmenter de 20 pour cent, c'est appliquer la fonction linéaire x↦1,2x : 100 dollars deviennent 120 dollars, et la droite passe par l'origine.
Écrire la ligne des coefficients AVANT tout calcul chiffré (×1,25 puis ×0,80) transforme la question en une simple multiplication et supprime la moitié des erreurs du chapitre.
Agrandissement et réduction : k, k2, k3
•Dans un agrandissement ou une réduction de rapport k, toutes les LONGUEURS sont multipliées par k.
•Les AIRES sont multipliées par k2, les VOLUMES par k3.
•Les ANGLES, eux, ne changent pas : un agrandissement conserve la forme.
•Une réduction est un agrandissement de rapport 0<k<1 : la formule est la même, il n'y a pas deux cas à retenir.
Arête doublée (k=2) : chaque face contient 4 carrés (k2) et le cube 8 petits cubes (k3).
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 pour cent puis −20 pour cent, cela fait +5 pour cent. »
Ce qu'il faut écrire
« Le coefficient global vaut 1,25×0,80=1 : le prix est finalement inchangé, l'évolution globale est nulle. »
+25 pour cent puis −20 pour cent ramènent exactement à 80 dollars : 1,25×0,80=1. La baisse s'applique à 100, pas à 80.
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 1,05, donc le prix a augmenté de 105 pour cent. »
Ce qu'il faut écrire
« Le coefficient est 1,05, donc (1,05−1)×100=5 : le prix a augmenté de 5 pour cent. »
Pourquoi : Le coefficient contient le prix de départ (1) PLUS l'évolution. C'est l'écart à 1, 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 6, donc a=6. »
Ce qu'il faut écrire
« J'avance de 3 vers la droite et je monte de 6, donc a=36=2. »
Sur la même droite, un pas de 1 donne une montée de 2 et un pas de 3 une montée de 6 : la montée change, le quotient 12=36=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 2, donc f(0)=2=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 0.
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 20 pour cent, l'article coûte 120 dollars, donc il coûtait 120−24=96 dollars. »
Ce qu'il faut écrire
« On divise par le coefficient : 1,20120=100, l'article coûtait 100 dollars. »
Les 20 pour cent de la hausse portaient sur 100 : on revient en divisant par 1,2 (vert). Retrancher 20 pour cent de 120 (rouge) donne 96.
Pourquoi : Les 20 pour cent se calculaient sur le prix de DÉPART, inconnu, pas sur le prix d'arrivée. Retrancher 20 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 3, donc l'aire est multipliée par 3. »
Ce qu'il faut écrire
« Le rapport est 3, donc les longueurs sont multipliées par 3 et l'aire par 32=9. »
Pourquoi : Une aire est un produit de deux longueurs : si chacune est multipliée par k, le produit l'est par k×k. Le volume, produit de trois longueurs, l'est par k3.
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)=10, donc a=104=0,4. »
Ce qu'il faut écrire
« f(4)=10, donc a=410=2,5, car a=xf(x). »
La droite de coefficient 410=2,5 (verte) passe par le point (4;10) ; celle de coefficient 104=0,4 (rouge) en passe très loin.
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=0,4, on aurait f(4)=1,6 et non 10.
8.Confondre « 20 pour cent de » et « augmenter de 20 pour cent »
2 points, et une confusion qui revient à chaque exercice de gestion
Ce qu'il ne faut pas écrire
« 20 pour cent de 150, c'est 180. »
Ce qu'il faut écrire
« 20 pour cent de 150, c'est 150×0,20=30. 150 augmenté de 20 pour cent, c'est 150×1,20=180. »
« 20 pour cent DE 150 » est une part, 150×0,20=30 (bleu) ; « 150 AUGMENTÉ de 20 pour cent » est un nouveau total, 150×1,20=180 (orange).
Pourquoi : « De » désigne une PART, on multiplie par 100t. « Augmenter de » désigne une ÉVOLUTION, on multiplie par 1+100t. Le 1 est le prix qu'on garde.
9.Traiter un tarif avec abonnement comme une proportionnalité
« Le tarif comprend un abonnement de 30 dollars, donc f(x)=30+5x : ce n'est pas une fonction linéaire, et f(20)=130 dollars. »
Le vrai tarif (vert) part de 30 dollars : pour 20 séances il vaut 130. La droite proportionnelle passant par (10;80) (rouge) annonce à tort 160.
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 t pour cent », « hausse », « majoration » → multiplier par 1+100t
Exemple : +25 pour cent donne ×1,25
Si « diminuer de t pour cent », « baisse », « remise », « solde » → multiplier par 1−100t
Exemple : −20 pour cent donne ×0,80
Si « t pour cent DE », sans idée d'évolution → multiplier par 100t tout court
Exemple : 20 pour cent de 150 vaut 30
Si deux évolutions l'une après l'autre → MULTIPLIER les deux coefficients
Exemple : 1,25×0,80=1, soit 0 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 : 1,20120=100
Si on connaît le coefficient et on cherche le taux → calculer (coefficient−1)×100
Exemple : 0,96 donne −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.
Le grand rectangle a des côtés deux fois plus longs, et il contient exactement quatre copies du petit : c'est ce que dit k2, et cela se compte au lieu de se retenir.
Si une longueur, un périmètre, un rayon, une hauteur → multiplier par k
Exemple : k=2 : un côté de 3 cm devient 6 cm
Si une aire, une surface à peindre, une section → multiplier par k2
Exemple : k=2 : une aire de 6 cm2 devient 24 cm2
Si un volume, une contenance, une masse à matière égale → multiplier par k3
Exemple : k=2 : un volume de 5 L devient 40 L
Si un angle → ne rien multiplier du tout, l'angle est conservé
Exemple : un angle de 30∘ reste un angle de 30∘
Le rapport k se calcule toujours dans le sens image sur modèle : plus grand que 1 pour un agrandissement, entre 0 et 1 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 « 4 kg coûtent 10 dollars ».
1Nommer la fonction et sa variable : « soit f la fonction qui, à la masse x en kilogrammes, associe le prix en dollars ».
2Justifier la linéarité par la proportionnalité : « le prix est proportionnel à la masse, donc f est linéaire et s'écrit f(x)=ax ».
3Calculer le coefficient en divisant l'image par l'antécédent : a=410=2,5.
4Écrire l'expression obtenue, puis la tester sur le couple donné : f(4)=2,5×4=10.
Phrase de conclusion
« La fonction cherchée est f(x)=2,5x, où x est la masse en kilogrammes et f(x) le prix en dollars. »
Le piège : Diviser dans le mauvais sens et écrire a=104 : 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.
1Traduire CHAQUE évolution en coefficient, sur une ligne à part : « +25 pour cent correspond à ×1,25 ».
2Multiplier les coefficients pour obtenir le coefficient global : 1,25×0,80=1.
3Traduire le coefficient global en taux : (1−1)×100=0 pour cent.
4Interpréter le signe : positif pour une hausse, négatif pour une baisse, nul pour un retour au point de départ.
5Conclure par une phrase qui nomme la grandeur et la période.
Phrase de conclusion
« Le coefficient global vaut 1, 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.
Repasser le coefficient global sur 100
Appliquer le coefficient trouvé à une valeur de départ de 100 : le résultat se lit alors directement comme un pourcentage, sans aucun calcul supplémentaire.
100×1,25×0,80=100 : l'évolution globale est bien nulle. Si l'on trouvait 105, la réponse « +5 pour cent » serait démasquée.
Le sens du coefficient
Une hausse doit donner un coefficient supérieur à 1, une baisse un coefficient compris entre 0 et 1. Un coefficient négatif est toujours une erreur.
Une remise de 30 pour cent qui donnerait ×1,30 signale un signe inversé dans 1−100t.
Le test f(0)=0
Avant d'écrire le mot « linéaire » ou « proportionnel », calculer l'image de 0, ou regarder si la droite passe par l'origine.
Un tarif avec 30 dollars d'abonnement donne f(0)=30 : la fonction n'est pas linéaire, et doubler la durée ne double pas la facture.
Le quotient constant sur deux colonnes
Dans un tableau, calculer xf(x) sur deux colonnes différentes. Un même résultat confirme la proportionnalité, deux résultats différents la réfutent.
1080=8 et 20130=6,5 : le tableau n'est pas proportionnel, donc la fonction n'est pas linéaire.
L'exercice type décortiqué
Une hausse, une baisse, et l'évolution globale
Un manteau coûte 80 dollars en octobre. Son prix augmente de 25 pour cent en novembre, puis baisse de 20 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 pour cent correspond à ×1,25, et −20 pour cent correspond à ×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=100 dollars. Prix en janvier : 100×0,80=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=1. Taux global : (1−1)×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 80100=1,25, donc une hausse de 25 pour cent.
Pourquoi
Une baisse de 20 pour cent ne se compense PAS par une hausse de 20 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=100, et 100×0,80×1,25=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 100 dollars en novembre et 80 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 25 pour cent, et non de 20 pour cent. »
L'erreur classique sur cet exercice : Répondre « +5 pour cent » à la question 2 en additionnant +25 et −20, puis « +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
•f est linéaire si et seulement si f(x)=ax, c'est-à-dire si sa droite passe par l'ORIGINE.
•a=xf(x) : l'image divisée par l'antécédent, jamais l'inverse.
•Augmenter de t pour cent : ×(1+100t). Diminuer : ×(1−100t).
•Deux évolutions successives : on MULTIPLIE les coefficients, on n'additionne jamais les taux.
•Du coefficient au taux : (coefficient−1)×100, avec son signe.
•Revenir à l'état initial : on DIVISE par le coefficient.
•Agrandissement de rapport k : longueurs ×k, aires ×k2, volumes ×k3, 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.
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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.
Il manque quelque chose dans cette fiche ?Une méthode, un piège, un exercice pour l'appliquer, une erreur repérée : dis-le-moi, je lis chaque demande.
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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.