Fiche de révision : la fonction réciproque (math SN5)
Cette fiche de révision de mathématiques SN5 porte sur la fonction réciproque, en secondaire 5 du programme québécois. Elle est aussi utile aux élèves des lycées français de Montréal qui suivent le complément québécois, où le chapitre porte le même contenu.
Elle ne refait pas le cours : elle liste ce qui fait perdre des points en évaluation sur ce chapitre, avec le geste exact qui évite chaque perte. Le fil est toujours le même : trouver la règle de f−1 est mécanique, mais un correcteur retire des points sur le DOMAINE et sur la RESTRICTION, deux choses qui se décident avant le calcul et que presque personne n'écrit.
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Le fil du chapitre
Inverser la regle est la partie facile : ce qui coute des points, c'est de decider AVANT si la reciproque est une fonction, et sur quel domaine elle vit.
•f−1 est la fonction qui DÉFAIT f : si f(a)=b, alors f−1(b)=a. Elle renvoie l'antécédent, pas l'inverse d'un nombre.
•Le −1 est collé à la LETTRE f, pas à une valeur : f−1(x)=f(x)1. Sur f(x)=−3x+7 : f−1(1)=2 alors que f(1)1=0,25.
•Caractérisation à citer en rédaction : f(f−1(x))=x sur le domaine de f−1, et f−1(f(x))=x sur le domaine de f.
•Méthode en trois gestes : poser y=f(x), isoler x en défaisant les opérations dans l'ordre inverse, échanger les noms des variables.
L'ordre des trois gestes n'est pas négociable au barème : un correcteur qui ne voit pas l'échange final des variables considère que la réciproque n'a pas été écrite.
Le domaine se décide AVANT le calcul
•Domaine de f−1 = IMAGE de f. Image de f−1 = DOMAINE de f. Les deux ensembles s'échangent, toujours.
•Conséquence utile : on connaît le domaine de la réciproque SANS avoir calculé sa règle. C'est un point gratuit à chaque question.
•f−1 est une fonction seulement si f est INJECTIVE : toute droite horizontale coupe la courbe au plus une fois.
•Une fonction strictement croissante ou strictement décroissante passe toujours ce test. Une parabole entière, une valeur absolue et une partie entière y échouent.
•Quand le test échoue, on ne renonce pas : on RESTREINT le domaine à un intervalle de monotonie, et la réciproque existe sur cette restriction.
f(x)=3⋅2x−1+4 prend ses valeurs au-dessus de 4 : son image ]4;+∞[ (trait bleu) devient, par symétrie, le domaine de f−1 (trait orange), sans calculer sa règle.
Sur f(x)=3⋅2x−1+4, le domaine est R et l'image ]4;+∞[ : c'est donc ]4;+∞[ qui est le domaine de f−1, et écrire R coûte le point de domaine.
Ce que la symétrie par rapport à y=x échange
•Les courbes de f et de f−1 sont symétriques par rapport à la droite y=x, la première bissectrice. Chaque point (a;b) devient (b;a).
•L'axe de symétrie est y=x, jamais l'axe des y : la réflexion par rapport à l'axe des y donnerait x↦f(−x), ce qui n'a aucun rapport.
•Une asymptote HORIZONTALE y=k de f devient une asymptote VERTICALE x=k de f−1, et inversement.
•Un zéro de f devient l'ordonnée à l'origine de f−1, et l'ordonnée à l'origine de f devient un zéro de f−1.
•Le sens de variation est CONSERVÉ : la réciproque d'une fonction décroissante est décroissante. La symétrie échange les axes, elle ne renverse l'ordre sur aucun des deux.
•Les points d'intersection de f et de f−1, quand il y en a, se trouvent sur la droite y=x : on les obtient en résolvant f(x)=x.
Le zéro (1;0) de f(x)=2x−2 devient l'ordonnée à l'origine (0;1) de f−1, et les deux droites se coupent sur y=x, en (2;2), solution de f(x)=x.
Les couples réciproques à connaître par cœur : quadratique restreinte et racine carrée, exponentielle de base b et logarithme de base b, affine de pente a et affine de pente a1.
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.On demande f−1(1) pour f(x)=−3x+7.
toute la question, et souvent les suivantes qui s'appuient dessus
Ce qu'il ne faut pas écrire
f−1(1)=f(1)1=41=0,25
Ce qu'il faut écrire
f−1(1)=37−1=2, car f(2)=−6+7=1
On part de la hauteur 1 et on redescend sur l'axe des x : f−1(1)=2, l'antécédent de 1. Le nombre 0,25 (rouge) est l'inverse de f(1), sans rapport.
Pourquoi : Le −1 est collé à la LETTRE f, pas à une valeur : il nomme la fonction qui défait f, il n'est pas un exposant. Le contrôle qui tranche en cinq secondes : la réponse doit avoir pour image 1 par f. Ici f(2)=1 ✓ alors que f(0,25)=6,25=1.
2.f(x)=3⋅2x−1+4. On demande le domaine de f−1.
1 point par question de domaine, et il y en a une dans chaque numéro du chapitre
Ce qu'il ne faut pas écrire
« Le domaine de f est R, donc celui de f−1 aussi. »
Ce qu'il faut écrire
« L'image de f est ]4;+∞[, donc le domaine de f−1 est ]4;+∞[. »
Pourquoi : Passer à la réciproque ÉCHANGE le domaine et l'image, il ne les recopie pas. La condition d'existence de la règle trouvée le confirme toujours : f−1(x)=1+log2(3x−4) exige 3x−4>0, soit x>4. Quand les deux méthodes ne donnent pas le même ensemble, c'est l'image qui a été mal lue.
3.f(x)=x2−6x+5. On demande f−1.
2 points sur 4, la règle seule ne vaut que la moitié de la question
Ce qu'il ne faut pas écrire
f−1(x)=3+x+4, sans un mot sur le domaine de départ
Ce qu'il faut écrire
« Sur R, f n'est pas injective. En restreignant f à [3;+∞[, f−1(x)=3+x+4, de domaine [−4;+∞[. »
L'horizontale y=0 coupe la parabole DEUX fois, en x=1 et en x=5 : la valeur 0 a deux antécédents, donc f−1(0) n'existe pas tant qu'on n'a pas choisi une des deux branches de part et d'autre du sommet x=3.
Pourquoi : Sans restriction annoncée, l'objet écrit n'est pas une réciproque : f(1)=0 et f(5)=0, donc 0 a deux antécédents et rien ne justifie de garder 3+4=5 plutôt que 3−4=1. La phrase de restriction n'est pas une précaution de style, c'est ce qui rend la règle vraie.
4.On a isolé (x−3)2=y+4 sur la restriction ]−∞;3].
1,5 point : la règle est fausse partout sauf au sommet
Ce qu'il ne faut pas écrire
x−3=y+4, donc f−1(x)=3+x+4
Ce qu'il faut écrire
x−3=±y+4, et comme x≤3 on a x−3≤0, donc f−1(x)=3−x+4
La branche gauche de la parabole (bleu) a pour symétrique 3−x+4 (vert), qui envoie 12 sur −1. La courbe rouge est la réciproque de l'autre branche.
Pourquoi : La racine carrée ne renvoie QUE la valeur positive, donc l'équation u2=c oblige à écrire les deux cas avant d'en éliminer un. C'est la restriction qui choisit le signe, jamais l'habitude. Contrôle : f(−1)=12, et 3−16=−1 ✓ alors que 3+16=7, qui n'appartient même pas à la restriction.
5.f est décroissante sur son domaine. On demande le sens de variation de f−1.
1 point, et un tracé entièrement faux si la question demandait la courbe
Ce qu'il ne faut pas écrire
« La réciproque inverse tout, donc f−1 est croissante. »
Ce qu'il faut écrire
« f−1 est décroissante : la réciproque conserve le sens de variation. »
f descend de (1;6) à (2;4) ; ses symétriques (6;1) et (4;2) montrent que f−1 descend aussi. La symétrie échange les axes, pas le sens.
Pourquoi : La symétrie par rapport à y=x échange les deux AXES, elle ne renverse l'ordre des nombres sur aucun des deux. Vérification sur deux valeurs : si f(1)=6 et f(2)=4, alors f−1(4)=2 et f−1(6)=1, donc quand la variable augmente de 4 à 6, l'image descend de 2 à 1.
6.On veut tracer f−1 à partir de la courbe de f.
toute la question de tracé, soit 3 points en général
Ce qu'il ne faut pas écrire
On réfléchit la courbe par rapport à l'axe des y.
Ce qu'il faut écrire
On réfléchit la courbe par rapport à la droite y=x : chaque point (a;b) devient (b;a).
Le point (2;4) de f donne (4;2) de l'autre côté de la diagonale y=x ; la réflexion selon l'axe des y l'enverrait en (−2;4), du même côté.
Pourquoi : La réflexion par rapport à l'axe des y donne la courbe de x↦f(−x), qui n'a rien à voir. Test immédiat sur un point : (2;4) doit devenir (4;2), alors que la réflexion par rapport à l'axe des y le placerait en (−2;4). Si le point image n'est pas de l'autre côté de la diagonale, le tracé est faux.
7.Une machine ajoute 3 puis multiplie par 2 : c=f∘g avec g(x)=x+3 et f(x)=2x. On cherche le décodage.
toute la question de composition, 2 à 3 points
Ce qu'il ne faut pas écrire
c−1=f−1∘g−1, donc décoder 30 donne f−1(27)=13,5
Ce qu'il faut écrire
c−1=g−1∘f−1, donc décoder 30 donne g−1(15)=12
Le codage ajoute 3 puis double. Pour décoder 30, on défait dans l'ordre inverse (vert) : ÷2 puis −3, et l'on retrouve 12. Dans l'ordre direct (rouge), on obtient 13,5.
Pourquoi : On défait les opérations dans l'ordre INVERSE de celui où on les a faites : (f∘g)−1=g−1∘f−1. L'image qui la rend inoubliable : on met les chaussettes puis les chaussures, on retire les chaussures puis les chaussettes. Contrôle numérique : c(12)=30 ✓ alors que c(13,5)=33.
8.On demande g−1(g(3)) alors que le domaine de g est [−2;2].
1 point, et c'est une question de barème classique en devoir commun
Ce qu'il ne faut pas écrire
« g−1(g(x))=x, donc la réponse est 3. »
Ce qu'il faut écrire
« 3 n'appartient pas au domaine de g, donc g(3) n'existe pas et l'expression n'a pas de sens. »
Pourquoi : Les deux identités de la réciproque ne sont pas vraies partout : g−1(g(x))=x ne vaut que sur le domaine de g, et g(g−1(x))=x que sur le domaine de g−1, c'est-à-dire l'image de g. Réciter l'identité sans vérifier l'appartenance est exactement ce que la question teste.
9.Croire que arcsin(sinx) redonne toujours x
la question de composition, souvent 3 points, et la confiance dans tout le reste de la copie
Ce qu'il ne faut pas écrire
« arcsin(sin54π)=54π, puisque les deux fonctions se défont. »
Ce qu'il faut écrire
« 54π n'est pas dans [−2π;2π]. Or sin54π=sin5π, donc le résultat vaut 5π. »
sin54π=sin5π : même hauteur. arcsin ne renvoie que l'abscisse prise dans sa tranche verte [−2π;2π], donc 5π.
Pourquoi : La composition n'est pas symétrique. Dans le sens fonction puis réciproque, sin(arcsinx)=x vaut pour tout x de [−1;1]. Dans l'autre sens, arcsin(sinx)=x ne vaut que si x appartient à l'intervalle de RESTRICTION, parce que la réciproque n'a pas été construite sur toute la fonction mais sur une tranche, et rien de ce qui est hors de la tranche ne peut en ressortir. Le réflexe correct est de calculer de l'intérieur vers l'extérieur au lieu de simplifier d'un trait.
10.Prendre la valeur principale d'un arc pour l'ensemble-solution d'une équation
toutes les solutions sauf une, donc l'essentiel de la question
Ce qu'il ne faut pas écrire
« cosx=−21, donc x=arccos(−21)=32π : une solution. »
Ce qu'il faut écrire
« 32π est UNE solution, la valeur principale. L'équation est posée sur R, où cos est périodique, donc elle en admet une infinité. »
arccos(−21)=32π (vert) n'est qu'une des solutions de cosx=−21 : la droite coupe la courbe une infinité de fois, à ±32π+2kπ.
Pourquoi : La fonction arccos ne renvoie qu'un représentant, celui de [0;π], précisément parce que c'est le seul intervalle où l'on a rendu cos inversible. Résoudre une équation, c'est autre chose : on cherche tous les antécédents sur le domaine de l'énoncé. La calculatrice entretient la confusion, puisqu'elle affiche une valeur unique sans jamais signaler qu'il y en a d'autres.
11.Calculer un arc dont l'argument sort de [−1;1]
la question, et parfois la suite du problème construite sur une valeur inventée
Ce qu'il ne faut pas écrire
« arccos(2) : la calculatrice affiche une erreur, je mets donc arccos(2)=0. »
Ce qu'il faut écrire
« 2 n'appartient pas à [−1;1], qui est le domaine de arccos, donc arccos(2) n'existe pas. »
La courbe de arccos commence en x=−1 et s'arrête en x=1 : au-dessus de x=2 il n'y a aucun point, donc arccos(2) n'existe pas.
Pourquoi : Le domaine d'une réciproque est l'IMAGE de la fonction de départ, et le cosinus ne prend jamais de valeur hors de [−1;1]. Le message d'erreur de la calculatrice est donc une information juste, pas un obstacle à contourner. Même contrôle pour arcsin ; arctan fait exception, son domaine est R tout entier puisque la tangente prend toutes les valeurs réelles.
Quelle méthode choisir
Faut-il restreindre, et de quel côté ?
Regardez la FORME de la règle de f, avant tout calcul.
Si f est affine, f(x)=ax+b avec a=0 → aucune restriction : la réciproque existe sur R, de pente a1
Exemple : f(x)=−3x+7 donne f−1(x)=37−x
Si f contient un x2 ou une valeur absolue → restriction OBLIGATOIRE : mettre sous forme canonique, couper au sommet x=h, et annoncer l'intervalle choisi
Exemple : f(x)=x2−6x+5 restreinte à [3;+∞[ donne 3+x+4
Si f contient une racine carrée, un logarithme ou une exponentielle → aucune restriction : ces fonctions sont strictement monotones. Attention seulement au domaine, qui est l'image de f
Exemple : f(x)=2x−3 donne 4x2+3 sur [0;+∞[
Si f est une partie entière ou contient un palier → aucune réciproque, même en restreignant à un intervalle : une horizontale rencontre tout un palier, donc une infinité d'antécédents
Exemple : y=2 rencontre ⌊x⌋ sur tout [2;3[
Si f vient d'un PROBLÈME contextualisé → le contexte a déjà tranché : garder l'intervalle où la variable a un sens physique, et le dire
Exemple : d(v)=150v2 avec v≥0 donne v=150d
Si f est sin, cos ou tan → la restriction est imposée et se retient : [−2π;2π] pour sin, [0;π] pour cos, ]−2π;2π[ pour tan
Exemple : c'est le plus grand intervalle où la fonction est monotone ET prend toutes ses valeurs, d'où [0;π] pour cos et non [−2π;2π]
Le critère qui décide n'est jamais le thème du chapitre mais la MONOTONIE : strictement croissante ou strictement décroissante, la réciproque existe ; sinon on coupe au point où le sens de variation change.
Quel outil pour isoler x ?
Repérez où se trouve le x dans la règle, puis défaites les opérations dans l'ordre inverse.
Si x apparaît une seule fois, sans puissance → opérations inverses successives, dans l'ordre inverse de leur application
Exemple : y=2x+6 donne x=2y−6
Si x apparaît DEUX fois (forme développée d'un trinôme) → compléter le carré d'abord : la forme canonique ne contient plus qu'une occurrence de x
Exemple : x2−6x+5 devient (x−3)2−4
Si x est sous un carré → prendre la racine en écrivant ±, puis laisser la restriction choisir le signe
Exemple : (x−3)2=y+4 donne x=3±y+4
Si x est sous une racine → isoler la racine, puis élever au carré ; le domaine de la réciproque vient de l'IMAGE de f, pas de l'équation
Exemple : y=2x−3 donne x=4y2+3 sur y≥0
Si x est en EXPOSANT → isoler la puissance seule d'un côté, puis appliquer le logarithme de la base
Exemple : 3y−4=2x−1 donne x=1+log2(3y−4)
Si x est dans un quotient, au numérateur ET au dénominateur → multiplier en croix, regrouper les termes en x d'un côté, factoriser par x
Exemple : y=x−14x−6 donne x=y−4y−6
Dans tous les cas, l'échange final des noms de variables est une ÉTAPE ÉCRITE, pas un geste mental : le correcteur cherche la ligne où y devient x.
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 la réciproque d'une fonction
Quand l'utiliser : Dès qu'un énoncé demande « déterminez f−1 », « trouvez la réciproque » ou « exprimez x en fonction de y ».
1Annoncer le domaine et l'image de f, en une phrase, AVANT tout calcul.
2Si f n'est pas injective, annoncer la restriction choisie et la justifier par la monotonie.
3Poser y=f(x), puis isoler x en défaisant les opérations dans l'ordre inverse.
4Écrire explicitement la ligne d'échange des variables, celle où y devient x.
5Donner le domaine de f−1 en le nommant : c'est l'image de f annoncée à l'étape 1.
6Vérifier sur une valeur : calculer f(a)=b puis f−1(b), et montrer qu'on retrouve a.
Phrase de conclusion
« Sur [3;+∞[, f est strictement croissante donc injective, d'image [−4;+∞[. En posant y=(x−3)2−4, on obtient x=3+y+4, donc f−1(x)=3+x+4 de domaine [−4;+∞[. »
Le piège : Rendre la règle sans le domaine. C'est une demi-réponse, et le barème la note comme telle.
Barème : 1 point pour la restriction annoncée, 2 points pour l'isolation et l'échange, 1 point pour le domaine de f−1
Justifier qu'une réciproque existe, ou qu'elle n'existe pas
Quand l'utiliser : Quand l'énoncé demande « f admet-elle une réciproque ? », « justifiez » ou « expliquez pourquoi ».
1Nommer le critère : la réciproque est une fonction si et seulement si f est injective.
2Traduire en test de la droite horizontale, ou en monotonie, selon ce qui est le plus rapide.
3Si la réponse est non, DONNER un contre-exemple chiffré : deux nombres différents de même image.
4Si la réponse est non, proposer une restriction et dire sur quel intervalle la réciproque existe.
Phrase de conclusion
« f(1)=0 et f(5)=0 : deux antécédents pour la même image, donc f n'est pas injective sur R et f−1 n'y est pas une fonction. En restreignant f à [3;+∞[, où elle est strictement croissante, la réciproque existe. »
Le piège : Répondre « non, car c'est une parabole ». Le thème ne justifie rien : c'est le contre-exemple chiffré qui vaut le point.
Barème : 1 point pour le critère nommé, 1 point pour le contre-exemple chiffré, 1 point pour la restriction
Vérifier avant de rendre
Cinq minutes de vérification récupèrent plus de points qu'un exercice de plus commencé à la hâte.
L'aller-retour sur un nombre
Choisir une valeur a facile du domaine de f, calculer b=f(a), puis f−1(b). On doit retomber sur a.
f(x)=2x−3 : f(7)=4, puis f−1(4)=416+3=7 ✓
Le domaine est-il bien l'image ?
Comparer le domaine annoncé pour f−1 avec l'image de f lue au début. Les deux doivent coïncider mot pour mot, sinon l'une des deux lectures est fausse.
Image de 3⋅2x−1+4 : ]4;+∞[. Condition d'existence de log2(3x−4) : x>4 ✓
Le sens de variation a-t-il été conservé ?
Si f monte, f−1 doit monter ; si f descend, f−1 doit descendre. Un signe de pente qui change est l'aveu d'une erreur de calcul.
f de pente −3, donc f−1 de pente −31, négative elle aussi ✓
La restriction est-elle écrite quelque part ?
Relire la réponse et chercher l'intervalle de départ. S'il n'apparaît nulle part alors que la règle contient une racine issue d'un carré, il manque une phrase et un point.
« f−1(x)=3+x+4 » seul est incomplet ; « sur la restriction [3;+∞[ » le complète
Le tracé passe-t-il le miroir ?
Plier mentalement la feuille le long de y=x : les deux courbes doivent se superposer. Leurs points communs, s'il y en a, sont sur cette droite.
−3x+7=x donne x=1,75, seul point commun de f et f−1
Votre arc tombe-t-il dans le bon intervalle ?
Un arcsin vit dans [−2π;2π], un arccos dans [0;π], un arctan dans ]−2π;2π[. Une réponse hors de cet intervalle est fausse, même si son cosinus ou son sinus est le bon.
arccos(−23) ne peut pas valoir −6π, qui est négatif : c'est 65π.
L'exercice type décortiqué
Une quadratique à restreindre, du sommet au domaine de la réciproque
On considère f(x)=x2−6x+5.
Justifiez que f n'admet pas de réciproque sur R, puis déterminez f−1 sur la restriction [3;+∞[, avec son domaine. Vérifiez votre réponse.
Les deux courbes se déduisent l'une de l'autre par le miroir y=x : le sommet (3;−4) de la branche restreinte devient le point de départ (−4;3) de la réciproque, et le couple (7;12) devient (12;7).
Étape 1
f(x)=x2−6x+5=(x−3)2−4, sommet (3;−4)
Pourquoi
La forme canonique ne sert pas à décorer : elle ramène x à UNE seule occurrence, sans quoi l'isolation de l'étape 4 est impossible. Elle donne au passage le point de coupure, x=3.
Étape 2
f(1)=1−6+5=0 et f(5)=25−30+5=0
Pourquoi
C'est le contre-exemple chiffré que le barème attend. Deux antécédents pour la même image : f n'est pas injective, donc pas de réciproque sur R. Répondre « car c'est une parabole » ne vaut aucun point.
Étape 3
Sur [3;+∞[, f est strictement croissante, d'image [−4;+∞[
Pourquoi
Cette phrase fait deux choses à la fois : elle justifie l'injectivité par la monotonie, et elle annonce l'image, qui SERA le domaine de la réciproque. On la gagne avant tout calcul.
Étape 4
y=(x−3)2−4, donc (x−3)2=y+4, donc x−3=±y+4
Pourquoi
Le ± s'écrit toujours : une équation u2=c a deux solutions opposées, alors que la racine carrée n'en renvoie qu'une. L'omettre ici, c'est se priver du choix que l'étape suivante va justifier.
Étape 5
Sur [3;+∞[ on a x−3≥0, donc x=3+y+4
Pourquoi
C'est la RESTRICTION qui élimine un des deux signes, pas l'habitude ni le hasard. Sur ]−∞;3] le même calcul donnerait 3−y+4, et les deux réponses sont justes chacune sur son intervalle.
Étape 6
f−1(x)=3+x+4, de domaine [−4;+∞[
Pourquoi
La ligne d'échange des variables doit être visible : le correcteur la cherche. Le domaine est celui annoncé à l'étape 3, et la condition x+4≥0 le confirme indépendamment.
Étape 7
f(7)=49−42+5=12 et f−1(12)=3+16=7 ✓
Pourquoi
L'aller-retour sur un nombre est la vérification la plus rapide du chapitre. Elle attrape aussi bien une erreur de signe qu'une erreur de forme canonique, en dix secondes.
Conclusion rédigée
Sur la restriction [3;+∞[, f−1(x)=3+x+4, de domaine [−4;+∞[ et d'image [3;+∞[ : domaine et image ont bien échangé leurs rôles.
L'erreur classique sur cet exercice : Écrire directement f−1(x)=3+x+4 sans les étapes 2, 3 et 5. La règle est juste, mais la copie ne dit ni pourquoi la restriction était nécessaire, ni pourquoi c'est le signe + qui survit : c'est la moitié des points de la question.
À savoir par cœur
•f−1 se lit « f réciproque », jamais « f puissance moins un ». Ce n'est pas f1.
•Domaine de f−1 = image de f. Image de f−1 = domaine de f.
•Trois gestes : poser y=f(x), isoler x, échanger les noms des variables.
•Test de la droite horizontale : plus d'une intersection, donc pas de réciproque sans restriction.
•Strictement monotone ⇒ injective ⇒ la réciproque existe.
•Symétrie par rapport à y=x : le point (a;b) devient (b;a).
•Asymptote horizontale y=k de f⇒ asymptote verticale x=k de f−1.
•Le sens de variation est conservé, jamais inversé.
•(f∘g)−1=g−1∘f−1 : on défait dans l'ordre INVERSE.
•Après u2=c, écrire u=±c, puis laisser la restriction choisir le signe.
•Vérification en cinq secondes : f(f−1(x))=x sur un nombre bien choisi.
•Réciproque de bx : logb(x). Réciproque de x2 sur x≥0 : x.
•sin restreinte à [−2π;2π] donne arcsin ; cos restreinte à [0;π] donne arccos ; tan restreinte à ]−2π;2π[ donne arctan.
•Domaine de arcsin et de arccos : [−1;1]. Domaine de arctan : R.
•sin(arcsinx)=x toujours sur [−1;1], mais arcsin(sinx)=x SEULEMENT sur l'intervalle de restriction.
•arcsinx+arccosx=2π pour tout x de [−1;1].
Questions fréquentes
Qu'est-ce que la fonction réciproque en secondaire 5 ?
La fonction réciproque d'une fonction f, notée f exposant moins un, est celle qui défait f. Si f envoie 2 sur 4, alors la réciproque renvoie 4 sur 2 : elle donne l'antécédent au lieu de l'image. Son domaine est l'image de f, et son image est le domaine de f. Graphiquement, sa courbe est la symétrique de celle de f par rapport à la droite d'équation y égale x.
Comment trouver la règle de la fonction réciproque ?
En trois gestes. On pose y égale la règle de f. On isole x en défaisant les opérations dans l'ordre inverse de celui où f les applique. On échange enfin les noms des deux variables pour écrire la réciproque en fonction de x. On termine toujours en donnant le domaine, qui est l'image de la fonction de départ, et non son domaine.
Est-ce que f exposant moins un est la même chose que un sur f ?
Non, et c'est l'erreur la plus fréquente du chapitre. Le moins un est collé à la lettre f, pas à un nombre : il désigne la fonction réciproque, pas l'inverse multiplicatif. Avec f de x égale moins trois x plus sept, la réciproque de 1 vaut 2, alors que un sur f de 1 vaut 0,25. L'inverse multiplicatif s'écrit un sur f, ou f de x entre parenthèses avec l'exposant.
Pourquoi faut-il restreindre le domaine d'une fonction quadratique ?
Parce qu'une parabole entière n'est pas injective : chaque valeur au dessus du sommet est atteinte deux fois, une fois sur chaque branche. En partant de cette valeur, la réciproque ne saurait pas à quel antécédent revenir. On restreint donc le domaine à une seule branche, à droite ou à gauche du sommet, et le signe de la racine carrée est alors imposé par cette restriction.
Comment savoir si une fonction admet une réciproque ?
On applique le test de la droite horizontale. Si une droite horizontale coupe la courbe en plus d'un point, la réciproque n'est pas une fonction. Le critère le plus rapide à invoquer en évaluation est la monotonie : une fonction strictement croissante ou strictement décroissante sur son domaine passe toujours le test. La racine carrée et l'exponentielle le passent, la valeur absolue et la partie entière échouent.
La réciproque d'une fonction décroissante est-elle croissante ?
Non, elle est décroissante elle aussi. La réciproque conserve toujours le sens de variation. La confusion vient de la pente : une droite de pente moins trois a une réciproque de pente moins un tiers, un nombre plus proche de zéro mais toujours négatif. La symétrie par rapport à y égale x échange les deux axes, elle ne renverse l'ordre des nombres sur aucun des deux.
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Exercices corrigés : La fonction réciproque
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.
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