Fiche de révision : la fonction partie entière (math CST, secondaire 4)
En séquence CST, la fonction en escalier est toujours un TARIF : des frais de retard, un envoi postal, une garderie, un billet par tranche d'âge. Le calcul tient en une multiplication ; toute la difficulté est de compter les bonnes tranches et de lire la bonne borne.
Gardez deux réflexes pendant la révision. D'abord, chercher dans l'énoncé le mot qui décide de la fermeture, entamée ou complétée. Ensuite, vérifier qu'un montant annoncé est bien un multiple de la contremarche : une simple division rejette en cinq secondes une réponse impossible.
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Le fil du chapitre
Un escalier ne compte pas le temps, il compte les TRANCHES : multiplier une durée par un tarif est toujours faux, et c'est le mot de l'énoncé, entamée ou complétée, qui dit de quel côté de la marche tombe la borne.
•Une fonction en escalier est constante sur des PALIERS et saute d'un palier au suivant. La hauteur du saut est la CONTREMARCHE, la largeur du palier est la TRANCHE facturée.
•TRANCHE ENTAMÉE : la valeur est atteinte à la FIN du palier, les points pleins sont à droite. Une demi-heure de location coûte alors une heure entière.
•TRANCHE COMPLÉTÉE : la valeur est atteinte dès le DÉBUT du palier, les points pleins sont à gauche. La même demi-heure ne coûte alors rien du tout.
•Les deux escaliers ne coïncident qu'aux valeurs ENTIÈRES, et diffèrent d'une tranche partout ailleurs. Presque tous les tarifs réels sont du type entamé.
Même tarif de 20 dollars l'heure : l'escalier bleu facture l'heure ENTAMÉE, points pleins à droite ; l'orange, l'heure COMPLÉTÉE, points pleins à gauche. Ils ne coïncident qu'aux heures entières.
Sur une copie, écrire « toute heure entamée est due, donc 2,3 h comptent pour 3 h » rapporte le point de justification que le seul résultat 60 ne rapporte pas.
On compte des tranches, jamais une durée
•Le nombre de tranches est un ENTIER, et il s'obtient en divisant puis en arrondissant VERS LE HAUT quand les tranches sont entamées. 5,2 tranches en font 6, jamais 5.
•Le montant vaut ensuite ce nombre entier multiplié par la contremarche. Pour 3,5 jours à 0,40 dollar par jour entamé : 4×0,40=1,60 dollar.
•Multiplier la durée par le tarif, 3,5×0,40=1,40, revient à traiter la situation comme une fonction affine : c'est l'erreur centrale du chapitre.
•Une fonction en escalier ne prend que les MULTIPLES de sa contremarche. 1,40 n'est pas un multiple de 0,40, donc la réponse était impossible avant vérification.
3,5 jours touchent QUATRE tranches d'un jour : on compte 4 tranches entamées, puis 4×0,40=1,60 dollar.
Quand un tarif facture la première tranche plus cher que les suivantes, on écrit C=(prix de deˊpart)+t×(tranches−1), et non t fois toutes les tranches.
Un escalier n'est pas forcément régulier
•Rien n'oblige les paliers à avoir la même longueur : un tarif par tranches d'âge dure 6 ans, puis 7, puis 5, puis 47.
•Rien n'oblige les contremarches à être égales : 25, puis 20, puis 23 dollars.
•Rien n'oblige les sauts à monter : le dernier palier d'un tarif de ski redescend de 68 à 40 dollars pour les aînés.
•Le sens de variation se lit donc palier par palier, et l'on ne conclut jamais « croissante » sur la foi des premiers sauts.
Un billet par tranches d'âge : les paliers durent 6, 7, 5 puis 47 ans, et le dernier saut descend de 68 à 40 dollars.
Avec des paliers inégaux, aucune formule ne remplace la lecture : on classe la valeur dans sa tranche, puis on lit le montant.
Les règles de calcul en tableau
Chaque ligne se lit de gauche à droite : les hypothèses, puis le résultat. Une case rouge n'est pas une réponse, c'est le constat que la forme ne décide rien et l'ordre de transformer l'écriture. Chaque cas est suivi d'un exemple chiffré.
Combien coûte une demi-heure, selon la fermeture ?
Une salle se loue 20 dollars l'heure. Les deux colonnes de droite montrent que le même tarif horaire donne deux montants différents selon le mot de l'énoncé, sauf aux durées entières.
Durée
Heure entamée
Heure complétée
0,5 h
20 dollars
0 dollar
Exemple : 1×20=20 dollars d'un côté, 0×20=0 dollar de l'autre : un écart d'une tranche entière.
2,3 h
60 dollars
40 dollars
Exemple : Trois heures entamées contre deux complétées : 3×20 et 2×20.
3 h
60 dollars
60 dollars
Exemple : 3×20=60 dollars des deux côtés : trois heures sont à la fois entamées et complétées.
2,3 h
46 dollars
46 dollarscalcul proportionnel
Exemple : 2,3×20=46 dollars : ce montant n'existe dans aucun des deux tarifs, car il n'est pas un multiple de 20.
Même forme, autre résultat : Comparez : 60 et 40 dollars sont tous deux des multiples de 20, 46 ne l'est pas. La division 46÷20=2,3 le prouve en une seconde.
Ce qu'il faut faire : Ne jamais multiplier la durée par le tarif : compter les tranches, arrondir selon le mot de l'énoncé, puis multiplier par la contremarche.
La dernière ligne est l'erreur du chapitre : elle traite l'escalier comme une fonction affine, et le montant obtenu est toujours coincé entre deux paliers réels.
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.Calculer un montant à partir d'une durée
la question entière, et l'erreur se répète à chaque calcul du problème
Ce qu'il ne faut pas écrire
« 3,5 jours de retard à 0,40 dollar par jour : 3,5×0,40=1,40 dollar. »
Ce qu'il faut écrire
« 3,5 jours comptent pour 4 jours entamés, donc 4×0,40=1,60 dollar. »
À 3,5 jours, l'escalier est sur le palier de 1,60 dollar, en vert ; le calcul affine donne 1,40, en rouge, un montant qui n'est sur aucun palier.
Pourquoi : Un escalier compte des TRANCHES, en nombre entier, pas du temps. Contrôle immédiat : 1,40÷0,40=3,5 n'est pas entier, donc ce montant n'existe pas dans ce tarif.
2.Arrondir le nombre de tranches
2 à 4 points, et le résultat reste plausible donc jamais relu
Ce qu'il ne faut pas écrire
« 1300 g à 250 g la tranche : 1300÷250=5,2, donc 5 tranches. »
Ce qu'il faut écrire
« 5,2 tranches sont entamées, donc 6 tranches : on arrondit VERS LE HAUT. »
1300 g dépassent 1250 g : la sixième tranche de 250 g, en vert, est entamée, et elle est due entière.
Pourquoi : Une tranche entamée est due en entier, même à un gramme près. L'arrondi au plus proche, celui de la calculatrice, donne systématiquement une tranche de moins quand la partie décimale est inférieure à un demi.
3.Lire la valeur à une borne
1 à 2 points par lecture, et il y en a plusieurs par exercice
Ce qu'il ne faut pas écrire
« Le palier précédent va jusqu'à 4, donc f(4)=3. »
Ce qu'il faut écrire
« En x=4 le point plein est à la hauteur 6 : f(4)=6. »
En x=4, le creux rouge à la hauteur 3 n'est pas atteint ; le point plein vert donne la valeur, f(4)=6.
Pourquoi : À une borne, deux points sont dessinés : un creux, qui signale une valeur NON atteinte, et un plein, qui donne la valeur. Seul le point plein compte, et sa position dit du même coup si l'escalier est fermé à gauche ou à droite.
4.Confondre entamée et complétée
toute la situation d'application, car les deux escaliers diffèrent partout
Ce qu'il ne faut pas écrire
« Une demi-heure de location à 20 dollars l'heure ne coûte rien, puisque l'heure n'est pas finie. »
Ce qu'il faut écrire
« Le contrat facture l'heure ENTAMÉE : une demi-heure coûte 20 dollars. »
À une demi-heure, le contrat de l'heure entamée facture 20 dollars, en vert ; celui de l'heure complétée, 0, en rouge.
Pourquoi : Le mot de l'énoncé décide de la fermeture, donc de la valeur à chaque borne. Les deux lectures ne donnent le même résultat qu'aux valeurs entières, ce qui est exactement l'endroit où l'on ne pense pas à vérifier.
5.Répondre à « quelle durée » par un nombre
la moitié des points de la question, systématiquement
Ce qu'il ne faut pas écrire
« Des frais de 2,00 dollars correspondent à un retard de 5 jours. »
Ce qu'il faut écrire
« 5 jours sont FACTURÉS, donc le retard réel est dans ]4;5] jours. »
Les frais de 2,00 dollars occupent tout un palier : tous les retards de l'intervalle ]4;5] jours, en vert, donnent ce montant.
Pourquoi : La fonction est constante sur chaque palier : une infinité de durées donnent le même montant. Un retard de 4 jours et une heure et un retard de 4 jours et 23 heures coûtent tous deux 2,00 dollars.
6.Dépasser un plafond
la question entière, alors que le calcul brut est juste
Ce qu'il ne faut pas écrire
« 30 jours de retard à 0,40 dollar par jour : 30×0,40=12 dollars. »
Ce qu'il faut écrire
« Le plafond est de 6 dollars, atteint au quinzième jour : l'usager doit 6 dollars. »
Quinze marches de 0,40 dollar, puis plus rien : à partir du quinzième jour le tracé devient une demi-droite horizontale à 6 dollars.
Pourquoi : Un plafond borne le MONTANT, pas la durée. Dès qu'un énoncé mentionne un maximum, on calcule le seuil auquel il est atteint AVANT de répondre à quoi que ce soit, sinon toutes les réponses au-delà sont fausses.
7.Croire qu'un escalier prend toutes les valeurs
1 point, mais surtout une occasion manquée de détecter une erreur
Ce qu'il ne faut pas écrire
« L'usager a payé 1,50 dollar de frais. »
Ce qu'il faut écrire
« Impossible : les frais sont des multiples de 0,40, donc 1,20 ou 1,60 dollar. »
La droite y=1,50, en rouge, passe entre les paliers de 1,20 et de 1,60 : aucun retard ne coûte 1,50 dollar.
Pourquoi : Un escalier SAUTE : il ne prend aucune valeur entre deux paliers. La division du montant par la contremarche est le test le plus rapide du chapitre, et il valide ou rejette une réponse en cinq secondes.
8.Diviser un envoi pour payer moins cher
2 à 3 points sur la question d'interprétation, celle qui vaut le plus
Ce qu'il ne faut pas écrire
« Deux colis de 500 g coûtent la même chose qu'un colis de 1000 g. »
Ce qu'il faut écrire
« 2×3,70=7,40 dollars contre 6,10 dollars : un seul colis économise 1,30 dollar. »
Pourquoi : Chaque colis repaie la première tranche, facturée plus cher que les suivantes. Diviser un envoi paie donc deux fois ce supplément de départ, et c'est vrai de tous les tarifs construits sur ce modèle.
Quelle méthode choisir
De quel côté sont les points pleins ?
On cherche dans l'énoncé le mot qui décrit la facturation. Il décide de la fermeture des paliers, donc de la valeur à chaque borne.
« Entamée » : chaque palier s'arrête sur un point plein, à droite. « Complétée » : chaque palier commence par un point plein, à gauche.
Si L'énoncé dit « entamée », « commencée », « toute tranche est due » → paliers du type ]a;b], points PLEINS à DROITE
Exemple : Une demi-heure à 20 dollars l'heure entamée coûte 20 dollars
Si L'énoncé dit « complétée », « terminée », « par tranche pleine » → paliers du type [a;b[, points PLEINS à GAUCHE
Exemple : La même demi-heure ne coûte rien, aucune heure n'étant complétée
Si L'énoncé donne des tranches nommées, comme des âges ou des masses → on lit directement les bornes annoncées, sans formule
Exemple : « de 6 à 12 ans » donne le palier [6;13[, donc 25 dollars à 12 ans
Sur un graphique, la lecture est immédiate : le point plein donne la valeur, le point creux marque une valeur approchée mais jamais atteinte.
Calculer un montant ou remonter à une durée ?
Les deux sens du chapitre n'ont pas la même réponse : un montant est un NOMBRE, une durée retrouvée est un INTERVALLE.
Si On connaît la durée et l'on cherche le montant → compter les tranches, arrondir vers le haut, multiplier par la contremarche
Exemple : 3,5 jours donnent 4 tranches, donc 4×0,40=1,60 dollar
Si On connaît le montant et l'on cherche la durée → diviser par la contremarche pour obtenir le nombre de tranches, puis écrire l'intervalle
Exemple : 2,00÷0,40=5 tranches, donc un retard dans ]4;5] jours
Si Le montant n'est pas un multiple de la contremarche → aucune durée ne convient : le montant est impossible
Exemple : 1,50÷0,40=3,75 n'est pas entier, donc ce montant n'existe pas
Quand un plafond existe, on vérifie d'abord si le montant cherché l'atteint : au plafond, l'intervalle des durées est infini vers la droite.
La rédaction attendue
Le correcteur coche des étapes. Les voici dans l'ordre, avec la phrase de conclusion qu'il attend mot pour mot.
Calculer un tarif en escalier
Quand l'utiliser : L'énoncé annonce un prix « par tranche », « par jour entamé », « par demi-heure » ou « par 250 grammes ».
1Nommer la variable avec son unité et repérer la longueur de la tranche.
2Compter le nombre de tranches ENTAMÉES, en arrondissant vers le haut, et l'écrire : « 3,5 jours, donc 4 jours entamés ».
3Multiplier ce nombre entier par la contremarche.
4Si la première tranche a un prix différent, l'ajouter à part : « 2,50+1,20×(tranches−1) ».
5Vérifier s'il existe un plafond, et le cas échéant comparer le résultat à ce plafond.
Phrase de conclusion
« Trois jours et demi de retard comptent pour quatre jours entamés, donc les frais s'élèvent à 4×0,40=1,60 dollar. »
Le piège : Écrire la multiplication avec la durée réelle. Le correcteur repère l'erreur immédiatement, parce que le résultat n'est pas un multiple de la contremarche.
Barème : 1 point pour le nombre de tranches, 1 point pour le calcul, 1 point pour la prise en compte du plafond quand il existe
Donner l'intervalle des durées correspondant à un montant
Quand l'utiliser : L'énoncé demande « quel retard », « quelle durée » ou « quelles masses » à partir d'un montant payé.
1Vérifier que le montant est un multiple de la contremarche, sinon conclure qu'il est impossible.
2Diviser le montant par la contremarche pour obtenir le nombre n de tranches facturées.
3Écrire l'intervalle en respectant la fermeture : ]n−1;n] pour une tranche entamée, [n;n+1[ pour une tranche complétée.
4Traduire l'intervalle dans l'unité de l'énoncé, en multipliant par la longueur de la tranche si elle ne vaut pas 1.
5Conclure par une phrase, en distinguant les tranches FACTURÉES de la durée RÉELLE.
Phrase de conclusion
« Des frais de 2,00 dollars correspondent à cinq jours facturés, donc à un retard compris dans ]4;5] jours. »
Le piège : Répondre « le retard est de cinq jours ». C'est le nombre de jours facturés, pas le retard, et la question portait justement sur la différence entre les deux.
Barème : 1 point pour le nombre de tranches, 2 points pour l'intervalle avec ses bornes correctes
Vérifier avant de rendre
Cinq minutes de vérification récupèrent plus de points qu'un exercice de plus commencé à la hâte.
Le montant est-il un multiple de la contremarche ?
Divisez votre montant par la contremarche. Le quotient doit être un ENTIER, sinon la réponse est impossible dans ce tarif.
1,40÷0,40=3,5 : pas entier, donc le calcul est faux. 1,60÷0,40=4 : correct.
Le sens de l'arrondi
Relisez le nombre de tranches : pour une tranche entamée, il s'arrondit toujours vers le HAUT, jamais au plus proche.
1300÷250=5,2 donne 6 tranches, pas 5. La calculatrice n'arrondit pas dans le bon sens toute seule.
Le mot de l'énoncé
Cherchez « entamée » ou « complétée » et vérifiez que votre valeur à la borne correspond. Une demi-tranche coûte tout ou rien selon le cas.
« Toute heure commencée est due » : une demi-heure coûte une heure pleine, donc 20 dollars et non 10.
Le plafond, s'il existe
Repérez dans l'énoncé les mots maximum, plafond ou « au plus », et comparez votre résultat à cette valeur avant de le recopier.
30×0,40=12 dollars dépasse le plafond de 6 dollars : la réponse est 6 dollars.
La forme de la réponse
Une durée demandée à partir d'un montant est un INTERVALLE. Si votre réponse est un nombre unique, il manque la moitié de la question.
2,00 dollars donnent un retard dans ]4;5] jours, et non « un retard de 5 jours ».
L'exercice type décortiqué
Un tarif complet : les frais de retard d'une bibliothèque
Une bibliothèque facture 0,40 dollar par jour de retard entamé, avec un plafond de 6 dollars.
Calculez les frais pour un retard de 3,5 jours, puis pour 30 jours, et déterminez quels retards correspondent à des frais de 2,00 dollars.
Les trois nombres du tarif se notent avant tout calcul. Le plafond surtout : c'est lui qu'on oublie, et son oubli rend fausses toutes les réponses au-delà du seuil.
Étape 2
Seuil du plafond : 0,406=15 jours entamés.
Pourquoi
On sait désormais que la règle des paliers ne vaut que jusqu'à quinze jours. Ce calcul prend cinq secondes et il protège toutes les questions suivantes.
Étape 3
3,5 jours : quatre jours sont entamés, donc 4×0,40=1,60 dollar.
Pourquoi
On compte les tranches, on n'échelonne pas la durée. Quatre est en dessous de quinze, donc le plafond ne s'applique pas. Contrôle : 1,60 est bien un multiple de 0,40.
Étape 4
30 jours : le calcul brut donnerait 12 dollars, mais le plafond limite à 6 dollars.
Pourquoi
Trente dépasse le seuil de quinze, donc on plafonne. C'est ici que la deuxième étape paie : sans elle, on aurait écrit 12 dollars avec un calcul parfaitement exact et une réponse fausse.
Étape 5
2,00÷0,40=5 tranches facturées.
Pourquoi
Le montant est bien un multiple de la contremarche, donc il est atteignable. Il est aussi inférieur au plafond, donc il correspond à un seul palier et non à toute la partie plate du graphique.
Étape 6
Cinq jours sont entamés dès qu'on dépasse 4 et tant qu'on n'a pas dépassé 5 : le retard est dans ]4;5] jours.
Pourquoi
La borne gauche est ouverte et la droite fermée, parce que le tarif facture la tranche ENTAMÉE. Répondre « cinq jours » confondrait les jours facturés avec le retard réel, qui peut valoir n'importe quelle valeur de cet intervalle.
Conclusion rédigée
3,5 jours coûtent 1,60 dollar, 30 jours coûtent 6 dollars à cause du plafond, et des frais de 2,00 dollars correspondent à un retard compris dans ]4;5] jours.
L'erreur classique sur cet exercice : Écrire 30×0,40=12 dollars. Le calcul est juste, la réponse est fausse : le plafond de 6 dollars est atteint dès le quinzième jour, et c'est pour cela qu'on le calcule en deuxième étape plutôt qu'à la fin.
À savoir par cœur
•Palier : la tranche facturée. Contremarche : le prix de cette tranche, donc la hauteur du saut.
•Point PLEIN : valeur atteinte. Point CREUX : valeur approchée mais jamais atteinte.
•Tranche ENTAMÉE : points pleins à droite. Tranche COMPLÉTÉE : points pleins à gauche.
•Les deux escaliers ne coïncident qu'aux valeurs entières, et diffèrent d'une tranche ailleurs.
•Nombre de tranches : on divise, puis on arrondit VERS LE HAUT. 5,2 tranches en font 6.
•Montant : nombre ENTIER de tranches multiplié par la contremarche. Jamais la durée fois le tarif.
•Un montant doit être un multiple de la contremarche : sinon il est impossible, et une division le prouve.
•Une durée cherchée à partir d'un montant est un INTERVALLE, jamais un nombre.
•Un plafond borne le MONTANT, pas la durée : au-delà, le graphique devient horizontal.
•Paliers, contremarches et sens des sauts peuvent tous être inégaux : on lit, on ne déduit pas.
Questions fréquentes
Comment calculer un tarif par tranche entamée ?
On compte les tranches, on ne multiplie jamais la durée par le tarif. Divisez la durée par la longueur de la tranche, arrondissez vers le haut, puis multipliez ce nombre entier par le prix d'une tranche. Pour trois jours et demi de retard à 40 cents le jour entamé, cela fait quatre jours facturés, donc 1,60 dollar, et non 1,40. Un contrôle rapide : le montant doit être un multiple du prix d'une tranche.
Quelle est la différence entre une tranche entamée et une tranche complétée ?
Une tranche entamée est due dès qu'on y met un pied : une demi-heure de location coûte une heure entière. Une tranche complétée n'est due qu'une fois terminée : la même demi-heure ne coûte rien. Sur le graphique, les points pleins sont à droite des paliers dans le premier cas, à gauche dans le second. Les deux tarifs ne donnent le même montant qu'aux valeurs entières.
Pourquoi la réponse est-elle un intervalle quand on cherche une durée ?
Parce qu'une fonction en escalier est constante sur chaque palier : une infinité de durées différentes donnent exactement le même montant. Des frais de 2 dollars à 40 cents le jour entamé correspondent à cinq jours facturés, donc à tout retard supérieur à quatre jours et inférieur ou égal à cinq. Répondre cinq jours donne le nombre de jours facturés, pas le retard réel.
Que change un plafond dans un tarif en escalier ?
Il borne le montant. On calcule d'abord le moment où le plafond est atteint, en divisant le plafond par le prix d'une tranche : 6 dollars à 40 cents la journée donnent quinze jours. Avant ce seuil, le tarif monte marche par marche ; après, le graphique devient une demi-droite horizontale. Attention, le plafond limite les frais, pas le retard : l'usager doit toujours le livre.
Un montant peut-il tomber entre deux paliers ?
Non. Une fonction en escalier saute d'un palier au suivant sans prendre les valeurs intermédiaires. Avec une contremarche de 40 cents, les frais valent 1,20 ou 1,60 dollar, jamais 1,50. Pour vérifier une réponse en cinq secondes, divisez-la par la contremarche : si le quotient n'est pas un nombre entier, le montant est impossible et il y a une erreur de calcul.
Est-ce qu'une fonction en escalier monte toujours ?
Non. Rien n'oblige les sauts à aller vers le haut, ni les paliers à avoir la même largeur. Un tarif de billet par tranches d'âge monte de 0 à 25, puis 45, puis 68 dollars, et redescend à 40 dollars pour les aînés. Les paliers y durent 6, 7, 5 puis 47 ans. Le sens de variation se lit donc palier par palier, et l'on ne conclut jamais d'après les premiers sauts.
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Exercices corrigés : La fonction partie entière
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