Fiche de révision : les opérations sur les fonctions (math SN5)
Cette fiche ne refait pas le cours sur les opérations entre fonctions : vous l'avez déjà dans vos notes. Elle traite ce que le cours ne dit jamais et qui décide pourtant de la note : l'erreur exacte qui coûte deux points sur une copie, la double condition qui définit le domaine d'une composée, et la rédaction que le correcteur de math SN5 attend mot pour mot.
Elle est écrite pour les élèves de secondaire 5 du programme québécois à Montréal, et pour les élèves du Lycée Marie de France et du Collège Stanislas qui suivent le complément québécois. Une fois la fiche lue, la série d'exercices corrigés du même chapitre met chaque réflexe à l'épreuve.
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Le fil du chapitre
Composer, ce n'est pas multiplier : (f∘g)(x) signifie qu'on applique g D'ABORD, puis f au résultat, et l'ordre change presque toujours la réponse. Tout le chapitre se joue ensuite sur les domaines, car ils ne se lisent jamais sur la formule finale : le domaine d'une composée exige que x soit acceptable pour g ET que g(x) soit acceptable pour f, ce qui fait deux conditions là où la formule simplifiée n'en montre plus qu'une, voire aucune.
•(f+g)(x)=f(x)+g(x), (f−g)(x)=f(x)−g(x), (f⋅g)(x)=f(x)g(x) : on calcule séparément, puis on combine.
•(gf)(x)=g(x)f(x), définie seulement là où g(x)=0.
•Domaine d'une somme, d'une différence ou d'un produit : l'INTERSECTION des deux domaines.
•Domaine d'un quotient : l'intersection, PRIVÉE des valeurs qui annulent g.
•Ces valeurs interdites se cherchent sur g AVANT toute simplification de la fraction obtenue.
f sur [0;+∞[ (bleu), g sur ]−∞;5] (orange) : f+g n'existe que là où les DEUX existent, sur l'intersection [0;5] (vert).
L'intersection, jamais la réunion : une valeur doit être acceptable pour les DEUX fonctions, sans quoi l'une des deux images n'existe pas et le calcul est impossible.
La composition, et son ordre
•(f∘g)(x)=f(g(x)) : on applique g D'ABORD, puis f au résultat.
•L'ordre de lecture est donc l'inverse de l'ordre d'écriture : la fonction la plus à droite agit en premier.
•En général f∘g=g∘f : la composition n'est PAS commutative.
•Elle est en revanche associative : (f∘g)∘h=f∘(g∘h).
•Composer avec l'identité id(x)=x ne change rien : f∘id=id∘f=f.
(f∘g)(1) se lit de gauche à droite dans la chaîne : g d'abord, 1↦4, puis f, 4↦16. La fonction écrite à droite agit en premier.
Pour calculer (f∘g)(3), il n'est pas nécessaire de trouver la formule générale : on calcule g(3), puis f de ce nombre. Deux calculs simples valent mieux qu'une composition algébrique complète.
Le domaine d'une composée : deux conditions, toujours
•x doit appartenir au domaine de g : sinon g(x) n'existe pas et rien n'est calculable.
•ET g(x) doit appartenir au domaine de f : sinon la seconde étape échoue.
•Ces deux conditions se posent sur les fonctions de DÉPART, jamais sur la formule composée simplifiée.
•Pour g(x) : il faut g(x)≥0. Pour log(g(x)) : il faut g(x)>0. Pour g(x)1 : il faut g(x)=0.
•La simplification peut effacer une contrainte : le domaine se relève avant, et se transporte jusqu'à la conclusion.
x2−9 exige x2−9≥0 : seules les parties de la parabole au-dessus de l'axe comptent (vert), d'où x≤−3 ou x≥3.
f(x)=x1 et g(x)=x2 donnent (g∘f)(x)=x21 : la formule semble définie partout sauf en 0, et c'est vrai; mais (f∘g)(x)=x21 aussi, et pour une raison différente. Le domaine se justifie, il ne se devine pas.
Décomposer, et les modèles de problème
•Décomposer h=f∘g : la fonction INTÉRIEURE g est ce qui se trouve sous le radical, dans la parenthèse, à l'exposant.
•La fonction EXTÉRIEURE f est l'opération appliquée en dernier : racine, logarithme, carré, inverse.
•La décomposition n'est pas unique : 2x+1 se décompose de plusieurs façons, toutes acceptables si elles se vérifient.
•Modèle économique : le profit est P=R−C, la recette moins le coût; le coût unitaire est nC.
•Une grandeur qui dépend du temps par l'intermédiaire d'une autre grandeur se modélise par une COMPOSÉE.
Le contrôle d'une décomposition tient en une ligne : recomposer f(g(x)) et vérifier qu'on retrouve exactement h(x). Trente secondes, et aucune ambiguïté.
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.Composer dans le mauvais ordre
toute la question, et le résultat n'a rien à voir
Ce qu'il ne faut pas écrire
« f(x)=x2 et g(x)=x+3 : (f∘g)(x)=f(x)+3=x2+3. »
Ce qu'il faut écrire
« (f∘g)(x)=f(g(x))=f(x+3)=(x+3)2=x2+6x+9. On applique g d'abord, puis f. »
Les deux écritures ne dessinent pas la même courbe : en x=1, l'une vaut 16 et l'autre 4. Composer, c'est remplacer x par g(x) dans f, pas ajouter 3 au bout.
Pourquoi : Le symbole ∘ se lit de droite à gauche : la fonction la plus proche du x agit en premier. C'est l'inverse de l'ordre de lecture habituel, et le contrôle est numérique : (f∘g)(1) doit valoir f(4)=16, pas 4.
2.Confondre composition et produit
toute la question, et le degré du résultat est faux
Ce qu'il ne faut pas écrire
« (f∘g)(x)=f(x)⋅g(x). »
Ce qu'il faut écrire
« (f∘g)(x)=f(g(x)), ce qui est tout autre chose. Avec f(x)=x2 et g(x)=x+3 : la composée vaut (x+3)2, le produit vaut x2(x+3)=x3+3x2. »
La composée (x+3)2 (vert) et le produit x2(x+3) (rouge) sont deux fonctions différentes : une parabole contre une cubique.
Pourquoi : Le rond ∘ et le point ⋅ sont deux symboles distincts pour deux opérations distinctes. La composition emboîte, le produit multiplie : le degré du résultat suffit à les distinguer, ici 2 contre 3.
3.Lire le domaine d'une composée sur la formule simplifiée
2 points, et une fonction définie sur un ensemble deux fois trop grand
Ce qu'il ne faut pas écrire
« f(x)=x2 et g(x)=x : (f∘g)(x)=(x)2=x, donc le domaine est R. »
Ce qu'il faut écrire
« Il faut d'abord x dans le domaine de g, donc x≥0. Le domaine de f∘g est [0;+∞[, même si la formule simplifiée est x. »
(x)2 ne trace que la demi-droite x≥0 (vert) : la formule simplifiée x a l'air définie partout, mais pour x<0 (rouge) x n'existe pas.
Pourquoi : La simplification supprime la trace du calcul intermédiaire, mais pas sa nécessité : pour x=−4, il faudrait d'abord calculer −4, ce qui est impossible. Le domaine se lit sur les fonctions de DÉPART, jamais sur le résultat.
4.Prendre la réunion des domaines au lieu de l'intersection
2 points, et des calculs effectués sur des valeurs impossibles
Ce qu'il ne faut pas écrire
« f est définie sur [0;+∞[ et g sur ]−∞;5], donc f+g est définie sur R. »
Ce qu'il faut écrire
« Le domaine de f+g est l'INTERSECTION, soit [0;5] : pour additionner deux images, il faut que les deux existent. »
La réunion (rouge) couvre tout R, mais en x=7 on ne peut pas calculer g(7). Le domaine de f+g est l'intersection [0;5] (vert).
Pourquoi : Une somme n'a de sens que si ses deux termes existent, donc une seule contrainte violée suffit à exclure la valeur. C'est le même raisonnement que pour un domaine à plusieurs conditions : on intersecte toujours, on ne réunit jamais.
5.Oublier les zéros du dénominateur dans un quotient
1 point à chaque quotient, systématiquement
Ce qu'il ne faut pas écrire
« f(x)=x2−4 et g(x)=x−2 : gf(x)=x−2(x−2)(x+2)=x+2, donc le domaine est R. »
Ce qu'il faut écrire
« g s'annule en x=2, donc le domaine de gf est R∖{2}, même après simplification : la restriction s'écrit. »
La courbe est bien la droite y=x+2, mais avec un TROU en x=2 : le dénominateur y était nul avant la simplification, et le domaine s'écrit avant de simplifier.
Pourquoi : La simplification transforme l'écriture, jamais le domaine. C'est exactement la règle des fractions rationnelles, et elle s'applique à l'identique quand la fraction vient d'un quotient de fonctions : on relève les valeurs interdites sur g, avant tout calcul.
6.Croire que la composition est commutative
toute la question, et souvent la moitié de l'exercice qui suit
Ce qu'il ne faut pas écrire
« f∘g=g∘f, l'ordre ne change rien puisque ce sont les mêmes fonctions. »
Ce qu'il faut écrire
« Avec f(x)=x et g(x)=x+9 : (f∘g)(0)=9=3, tandis que (g∘f)(0)=0+9=9. Les deux composées sont différentes. »
En x=0, f∘g (bleu) vaut 3 et g∘f (orange) vaut 9 : échanger l'ordre change la fonction, la composition n'est pas commutative.
Pourquoi : La composition emboîte deux calculs, et l'ordre d'emboîtement change évidemment le résultat, comme mettre ses chaussures puis ses chaussettes. Le contre-exemple numérique est la seule preuve acceptée, et il suffit d'une valeur bien choisie.
7.Poser une seule condition pour le domaine d'une composée
2 points, et le domaine annoncé contient toute la demi-droite négative
Ce qu'il ne faut pas écrire
« (f∘g)(x)=x1 : il suffit que x=0. »
Ce qu'il faut écrire
« Deux conditions : x=0 pour que x1 existe, ET x1≥0 pour que la racine existe, donc x>0. Le domaine est ]0;+∞[. »
x1 existe pour x=0, mais elle est NÉGATIVE pour x<0 (rouge) : la racine n'y existe pas. x1 (vert) ne vit que sur ]0;+∞[.
Pourquoi : Chaque étage de la composée impose sa propre condition, et il faut les intersecter. Ne poser que la condition de la fonction intérieure revient à supposer que la fonction extérieure est définie partout, ce qui est rarement le cas.
8.Décomposer en prenant l'opération extérieure comme fonction intérieure
2 points, et les deux expressions sont numériquement différentes
Ce qu'il ne faut pas écrire
« h(x)=(logx)3 : donc g(x)=x3 et f(x)=logx, soit h=f∘g. »
Ce qu'il faut écrire
« La dernière opération effectuée est le cube, donc f(x)=x3 est EXTÉRIEURE et g(x)=logx est intérieure : h=f∘g. La proposition fautive donnerait log(x3), qui vaut 3logx. »
(logx)3 applique log d'abord, puis le cube (vert) ; l'ordre inverse (rouge) fabrique log(x3), une autre fonction.
Pourquoi : La fonction intérieure est celle qu'on calcule EN PREMIER quand on évalue avec une calculatrice, c'est-à-dire ce qui se trouve sous le radical, dans la parenthèse ou à la base de l'exposant. Le contrôle est de recomposer et de comparer sur une valeur.
Quelle méthode choisir
Quel domaine, selon l'opération
Le domaine ne se lit jamais sur la formule finale. Repérez d'abord quelle opération relie les deux fonctions, puis appliquez la règle correspondante aux domaines de départ.
Si somme, différence ou produit → INTERSECTION des deux domaines, sans condition supplémentaire
Exemple : f sur [0;+∞[ et g sur ]−∞;5] : le domaine de f+g est [0;5]
Si quotient gf → intersection des domaines, PRIVÉE des zéros de g
Exemple : x−2x2−4 : domaine R∖{2}, même après simplification
Les zéros de g se cherchent sur g elle-même, avant toute simplification de la fraction.
Si composée f∘g → DEUX conditions : x dans le domaine de g, ET g(x) dans le domaine de f
Exemple : x1 exige x=0 et x1≥0, donc x>0
La seconde condition est une inéquation en x, à résoudre : elle ne se lit pas, elle se calcule.
Si la fonction extérieure est une racine PAIRE → condition g(x)≥0, à résoudre comme une inéquation
Exemple : x2−9 exige x2−9≥0, donc x≤−3 ou x≥3
Si la fonction extérieure est un logarithme → condition g(x)>0, strictement, sans le cas d'égalité
Exemple : log(4−x) exige 4−x>0, donc x<4
Si la fonction extérieure est un inverse → condition g(x)=0, ce qui exclut des points isolés
Exemple : x2−11 exige x=1 et x=−1
Aucune branche ne dispense de vérifier le domaine de la fonction INTÉRIEURE. Dans log(x), il faut x≥0 pour la racine ET x>0 pour le logarithme, ce qui donne finalement x>0.
Composer ou décomposer, selon la question
Deux mouvements opposés, et l'énoncé dit toujours lequel : construire une composée à partir de deux fonctions, ou retrouver les deux fonctions à partir d'une formule.
Si on demande (f∘g)(a) pour une valeur a précise → calculer g(a), puis f de ce nombre. Ne pas chercher la formule générale
Exemple : f(x)=x2, g(x)=x+3 : (f∘g)(1)=f(4)=16
Deux calculs numériques valent mieux qu'une composition algébrique, surtout dans une table de valeurs.
Si on demande la RÈGLE de f∘g → remplacer chaque x de la formule de f par l'expression entière de g(x), entre parenthèses
Exemple : f(x)=2x2−1 et g(x)=x+3 : (f∘g)(x)=2(x+3)2−1
Les parenthèses sont obligatoires : sans elles, 2⋅x+32−1 n'a rien à voir avec la composée.
Si on demande de DÉCOMPOSER une formule → la fonction intérieure est ce qui est sous le radical, dans la parenthèse ou à la base; l'extérieure est l'opération faite en dernier
Exemple : h(x)=2x+1 : g(x)=2x+1 et f(x)=x
La décomposition n'est pas unique, mais toute proposition doit se recomposer exactement en h.
Si on demande de résoudre (f∘g)(x)=c → résoudre d'abord f(u)=c, puis g(x)=u pour chaque u trouvé
Exemple : f(u)=u2 et g(x)=x+3 : (f∘g)(x)=25 donne u=±5, donc x=2 ou x=−8
Cette méthode en deux temps évite de développer, et elle n'oublie jamais la seconde solution.
Si on demande une modélisation où une grandeur dépend d'une autre → identifier la chaîne de dépendance, et composer dans l'ordre de la chaîne
Exemple : le coût dépend de la production, la production dépend du temps : C∘P donne le coût en fonction du temps
Le contrôle universel de ce chapitre est le test numérique : composer, décomposer ou simplifier, tout se vérifie en donnant à x une valeur simple et en comparant deux nombres. Aucune manipulation algébrique ne résiste à ce test.
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 le domaine d'une fonction composée
Quand l'utiliser : L'énoncé demande le domaine de f∘g, ou celui d'une fonction écrite avec une racine, un logarithme ou une fraction dont l'intérieur est lui-même une expression.
1Identifier la fonction intérieure g et la fonction extérieure f, et les nommer explicitement.
2Poser la première condition : x doit appartenir au domaine de g, et résoudre l'inéquation correspondante.
3Poser la seconde condition : g(x) doit appartenir au domaine de f, ce qui donne une inéquation EN x à résoudre.
4Résoudre cette seconde inéquation, avec un tableau de signe si elle est du second degré ou rationnelle.
5INTERSECTER les deux ensembles obtenus, et non les réunir.
6Écrire le domaine en notation d'intervalles.
7Tester une valeur du domaine et une valeur exclue en calculant réellement la composée.
Phrase de conclusion
« On pose g(x)=x1, intérieure, et f(x)=x, extérieure. Il faut d'abord x=0 pour que g(x) existe, puis g(x)≥0, soit x1≥0, donc x>0. En intersectant, le domaine de f∘g est ]0;+∞[. »
Le piège : Poser la seconde condition sur la formule composée déjà simplifiée. Une fois (x)2 réduit à x, plus rien ne rappelle que la racine a été calculée : le domaine se lit donc toujours sur les fonctions de départ.
Barème : 1 point chaque condition posée correctement, 1 point la résolution de la seconde inéquation, 1 point l'intersection et l'écriture en intervalles.
Modéliser un problème par une composition
Quand l'utiliser : Une grandeur dépend d'une deuxième, qui dépend elle-même d'une troisième : coût selon la production selon le temps, aire selon le rayon selon le temps.
1Nommer chaque grandeur avec sa variable et son unité : « soit n le nombre d'articles et t le temps en heures ».
2Écrire chaque relation séparément, comme une fonction : « n(t)=50t » puis « C(n)=3n+500 ».
3Repérer le sens de la chaîne de dépendance, et donc l'ordre de la composition.
4Composer en remplaçant la variable de la fonction extérieure par l'expression entière de la fonction intérieure, entre parenthèses.
5Simplifier la formule obtenue, puis vérifier son unité et son sens.
6Restreindre le domaine au contexte : temps positif, quantité entière, capacité maximale.
7Vérifier sur une valeur simple, en passant par les deux étapes séparément.
Phrase de conclusion
« La production suit n(t)=50t et le coût C(n)=3n+500. Le coût en fonction du temps est donc (C∘n)(t)=C(n(t))=3(50t)+500=150t+500 dollars, pour t≥0. »
Le piège : Composer dans le mauvais sens et écrire n(C(t)). Le sens de la chaîne se lit dans les unités : C prend un nombre d'articles et rend des dollars, donc elle ne peut recevoir que la sortie de n, jamais l'inverse.
Barème : 1 point chaque fonction écrite séparément, 1 point le sens de composition justifié, 1 point la formule composée, 1 point le domaine restreint au contexte.
Vérifier avant de rendre
Cinq minutes de vérification récupèrent plus de points qu'un exercice de plus commencé à la hâte.
Le test numérique de toute composition
Choisir une valeur simple de x, calculer g(x) puis f de ce nombre, et comparer au résultat obtenu avec votre formule composée. Les deux doivent donner exactement le même nombre. Un seul test attrape une inversion d'ordre ou une parenthèse manquante.
Vous annoncez (f∘g)(x)=x2+3 avec f(x)=x2 et g(x)=x+3. En x=1 : par étapes, g(1)=4 puis f(4)=16; votre formule donne 4. L'ordre a été inversé.
Recomposer après une décomposition
Après avoir proposé f et g, écrire f(g(x)) et développer : on doit retrouver exactement la formule de départ, symbole pour symbole. La décomposition n'étant pas unique, c'est la seule vérification qui vaille.
Vous proposez g(x)=x3 et f(x)=logx pour h(x)=(logx)3. En recomposant : f(g(x))=log(x3), qui vaut 3logx et non (logx)3. Les deux fonctions ont été échangées.
Tester une valeur exclue du domaine
Prendre une valeur que votre domaine rejette et essayer de calculer la composée pas à pas. L'un des deux calculs doit être impossible. Si les deux passent, le domaine annoncé est trop restrictif; s'ils passent alors que vous l'aviez inclus, il est trop large.
Vous annoncez le domaine R pour x1. En x=−4 : −41=−0,25, puis −0,25 est impossible. La seconde condition avait été oubliée.
Le contrôle des unités dans un problème
Dans une modélisation, vérifier que la sortie de la fonction intérieure a bien l'unité attendue en entrée de la fonction extérieure. Une composée dont les unités ne s'enchaînent pas est nécessairement dans le mauvais sens.
C(n) prend des articles et rend des dollars; n(t) prend des heures et rend des articles. Seule C∘n a un sens : n∘C prendrait des dollars pour un nombre d'articles, ce qui n'a aucune signification.
L'exercice type décortiqué
Coût, production et profit : deux compositions et un domaine à deux conditions
Un atelier de Montréal produit n(t)=40t articles en t heures. Le coût de production de n articles est C(n)=2n+300 dollars, et la recette obtenue est R(n)=5n dollars.
a)Exprimer le coût en fonction du temps.b)Exprimer le profit en fonction du nombre d'articles, puis en fonction du temps.c)À partir de quelle heure l'atelier devient-il rentable ?d)Donner le domaine de la fonction CR et sa valeur limite.
Étape 1
Le coût dépend du nombre d'articles, qui dépend du temps : la chaîne va de t vers n puis vers C. Donc (C∘n)(t)=C(n(t))=2(40t)+300=80t+300 dollars.
Pourquoi
Le sens de la composition se lit dans les unités : C reçoit des articles, donc elle ne peut recevoir que la sortie de n. Écrire n∘C ferait entrer des dollars dans une fonction qui attend des articles, ce qui n'a aucun sens et se repère avant tout calcul.
Étape 2
Le profit est la différence recette moins coût : P(n)=R(n)−C(n)=5n−(2n+300)=3n−300 dollars.
Pourquoi
Le signe moins porte sur TOUT le coût, parenthèses comprises : oublier de distribuer donnerait 5n−2n+300=3n+300, soit un atelier rentable dès le premier article. La parenthèse est la moitié du point de cette question.
Étape 3
En fonction du temps : (P∘n)(t)=P(n(t))=3(40t)−300=120t−300 dollars. On peut aussi vérifier par R(n(t))−C(n(t))=200t−(80t+300)=120t−300.
Pourquoi
Les deux chemins donnent le même résultat, ce qui n'est pas un hasard : composer une différence revient à composer chaque terme, car la composition se fait sur la variable d'entrée. La double vérification prend dix secondes et sécurise toute la suite.
Étape 4
L'atelier est rentable quand P>0, soit 120t−300>0, donc t>2,5 heures.
Pourquoi
Le seuil de rentabilité est le zéro de la fonction de profit, pas celui du coût : c'est là que la recette rattrape le coût, frais fixes compris. Une réponse en heures doit être interprétée : après deux heures et demie de production.
Étape 5
Pour CR : le domaine exige C(n)=0, soit 2n+300=0, donc n=−150. Dans le contexte, n≥0, donc le domaine du problème est [0;+∞[, ou les entiers positifs.
Pourquoi
La valeur interdite mathématique, −150, est déjà exclue par le contexte : un nombre d'articles est positif. Il faut néanmoins la CHERCHER, car c'est ce que la question évalue, puis constater qu'elle ne pose pas de problème ici.
Étape 6
CR(n)=2n+3005n, qui est une fonction homographique d'asymptote horizontale y=25=2,5. Le rapport recette sur coût s'approche donc de 2,5 sans jamais l'atteindre.
Pourquoi
L'asymptote horizontale se lit comme le rapport des coefficients de n, et elle a ici un sens concret : à très grande production, les frais fixes deviennent négligeables et la recette vaut deux fois et demie le coût variable. C'est le chapitre de l'hyperbole qui revient ici en composition.
Étape 7
Vérification : à t=2,5 heures, n=100 articles, R=500 dollars, C=500 dollars, donc P=0 : le seuil est confirmé. À t=3 heures, n=120, P=3(120)−300=60 dollars, ce que donne aussi 120(3)−300=60.
Pourquoi
Passer par les deux chemins, en articles et en temps, valide les deux compositions d'un seul calcul. Et le fait que recette et coût coïncident exactement au seuil confirme que le profit a été construit correctement, parenthèse comprise.
Conclusion rédigée
« Le coût en fonction du temps est (C∘n)(t)=80t+300 dollars. Le profit vaut P(n)=3n−300 dollars, soit (P∘n)(t)=120t−300 dollars en fonction du temps. L'atelier devient rentable lorsque 120t−300>0, c'est-à-dire après 2,5 heures de production, ce que confirme le calcul direct : à t=2,5, la recette et le coût valent tous deux 500 dollars. Enfin CR(n)=2n+3005n est définie pour n=−150, donc partout dans le contexte, et son rapport tend vers 2,5 sans jamais l'atteindre. »
L'erreur classique sur cet exercice : Écrire P(n)=5n−2n+300=3n+300 en oubliant la parenthèse : le profit devient positif dès le départ, le seuil de rentabilité disparaît, et la question c) n'a plus de réponse. Le second travers est de composer n∘C à la question a), ce que le contrôle des unités aurait immédiatement écarté : on n'entre pas des dollars dans une fonction qui compte des articles.
À savoir par cœur
•(f∘g)(x)=f(g(x)) : on applique g D'ABORD. La fonction la plus à droite agit en premier.
•f∘g=g∘f en général : la composition n'est PAS commutative.
•Domaine d'une somme, d'une différence ou d'un produit : l'INTERSECTION des deux domaines.
•Domaine d'un quotient : l'intersection, privée des zéros du DÉNOMINATEUR.
•Domaine d'une composée : x dans le domaine de g ET g(x) dans le domaine de f. DEUX conditions.
•Le domaine se lit sur les fonctions de DÉPART, jamais sur la formule composée simplifiée.
•Pour composer une règle, remplacer chaque x de f par l'expression ENTIÈRE de g, entre parenthèses.
•Pour décomposer : l'intérieure est sous le radical ou dans la parenthèse, l'extérieure est la dernière opération.
•Toute composition ou décomposition se vérifie par un test numérique sur une valeur simple.
Questions fréquentes
Dans quel ordre applique-t-on les fonctions dans une composition ?
On applique d'abord la fonction la plus à droite, celle qui est directement au contact de la variable, puis l'autre au résultat obtenu. Le symbole rond se lit donc à l'envers de l'ordre de lecture habituel. Pour calculer une composée en un point, il suffit d'enchaîner les deux calculs numériques, sans chercher la formule générale.
Comment trouver le domaine d'une fonction composée ?
Il faut poser deux conditions, jamais une seule. La valeur de x doit d'abord appartenir au domaine de la fonction intérieure, puis l'image obtenue doit appartenir au domaine de la fonction extérieure, ce qui donne une seconde inéquation à résoudre. Le domaine est l'intersection des deux ensembles obtenus.
Est-ce que la composition de fonctions est commutative ?
Non, presque jamais. Composer dans un sens ou dans l'autre donne des résultats différents, comme mettre ses chaussures avant ses chaussettes. Un seul contre-exemple numérique suffit à le montrer, et c'est ce que l'examen attend : choisissez une valeur simple et calculez les deux composées, elles diffèrent en général dès le premier essai.
Comment décomposer une fonction en deux fonctions plus simples ?
La fonction intérieure est ce qui se trouve sous le radical, dans la parenthèse ou à la base de l'exposant : c'est ce que l'on calcule en premier à la calculatrice. La fonction extérieure est l'opération appliquée en dernier. La décomposition n'est pas unique, mais elle doit toujours se recomposer exactement en la formule de départ.
Pourquoi le domaine ne se lit pas sur la formule simplifiée ?
Parce que la simplification efface la trace du calcul intermédiaire sans le rendre inutile. La composée de la racine carrée et du carré se simplifie en x, mais pour une valeur négative il faudrait d'abord extraire une racine impossible. Le domaine se relève donc toujours sur les fonctions de départ, avant toute simplification.
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Exercices corrigés : Les opérations sur les fonctions
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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