Fiche de révision : le rôle des paramètres a, b, h et k
Cette fiche de révision accompagne le chapitre des paramètres du programme de mathématique Technico-sciences de cinquième secondaire : la forme canonique, le rôle de a, b, h et k, et leurs effets sur le point de repère, le domaine, l'image et les asymptotes.
Elle ne redit pas le cours. Elle dit ce qui coûte des points en évaluation, ce que le correcteur attend exactement, et les contrôles à faire avant de rendre la copie.
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Le fil du chapitre
L'an dernier, toutes les fonctions du cours avaient leur point de repère à l'origine. Cette année, h et k le déplacent : c'est la seule nouveauté du chapitre, et elle change la lecture de toutes les familles.
Lire les quatre paramètres, sans se tromper de signe
•Forme canonique : f(x)=af0(b(x−h))+k, où f0 est la fonction de base de la famille.
•Le h se lit avec un MOINS : un +3 dans la parenthèse donne h=−3, donc une translation vers la GAUCHE. Le contrôle est immédiat, l'asymptote ou le sommet est à gauche de l'axe.
•On met b EN ÉVIDENCE avant de lire h. Dans 23x−6, l'exposant s'écrit 3(x−2), donc b=3 et h=2, et non h=6. Ce geste est obligatoire, pas cosmétique.
•Dans une fonction rationnelle, b et a font la même chose : 3(x−2)6=x−22. C'est une particularité de cette famille, et elle explique qu'on y donne souvent b=1.
y=(x+3)2−1 (bleu) est y=x2 (pointillé) dont le sommet a glissé de (0;0) à (−3;−1) : le +3 de la parenthèse donne h=−3, vers la GAUCHE.
Ce que chaque paramètre fait, et ce qu'il ne fait pas
•h TRANSLATE horizontalement, k TRANSLATE verticalement : ni l'un ni l'autre ne change la forme de la courbe.
•∣a∣ ÉTIRE verticalement, son signe retourne la courbe autour de la droite y=k. ∣b∣ étire horizontalement, son signe la retourne autour de la droite x=h.
•Le DOMAINE est le test qui distingue les deux réflexions : seul b le retourne. y=−x garde le domaine [0;+∞[, y=−x prend ]−∞;0].
•Les asymptotes ne dépendent que de h et de k : verticale en x=h, horizontale en y=k. Ni a ni b ne les déplacent.
La translatée (orange) garde exactement la forme de y=x2 (pointillé), sommet en (3;−2). y=2x2 (bleu) garde le sommet (0;0) mais se resserre : translater et étirer sont deux gestes distincts.
Le point de repère change de nom selon la famille
•Quadratique : (h;k) est le SOMMET, sur la courbe. Racine carrée : c'est le POINT DE DÉPART, sur la courbe, et il ouvre le domaine.
•Rationnelle : c'est le CROISEMENT DES ASYMPTOTES, et il n'est PAS sur la courbe. C'est la famille qui piège le plus.
•Exponentielle : k est l'asymptote horizontale, jamais atteinte ; le point de la courbe d'abscisse h a pour ordonnée a+k. Logarithmique : h est l'asymptote verticale.
•Sinusoïde : k est la valeur MOYENNE, ∣a∣ la demi-différence des extrêmes, et la période vaut ∣b∣360 en degrés.
Pour y=2⋅3x−1+1, k=1 est l'asymptote, jamais atteinte : (h;k)=(1;1) (rouge) n'est pas sur la courbe. Le point d'abscisse h est (h;a+k)=(1;3) (vert).
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.Lire le signe de h à l'endroit
toute la question qui suit, sommet, axe de symétrie et tracé compris
Ce qu'il ne faut pas écrire
Dans y=2(x+3)2−1, h=3
Ce qu'il faut écrire
x+3=x−(−3), donc h=−3 et le sommet est (−3;−1)
y=2(x+3)2−1 a son sommet en (−3;−1) (vert), à GAUCHE de l'axe : x+3=x−(−3). Le point (3;−1) (rouge) vient du signe lu à l'endroit.
Pourquoi : La forme canonique contient un MOINS par définition. Le contrôle en deux secondes : évaluer la fonction en la valeur candidate. Ici y(3)=2×36−1=71, ce qui n'est manifestement pas un sommet, alors que y(−3)=−1.
2.Lire h sans avoir mis b en évidence
toute la description de la courbe
Ce qu'il ne faut pas écrire
Dans y=5⋅23x−6+1, h=6
Ce qu'il faut écrire
3x−6=3(x−2), donc b=3 et h=2
3x−6=3(x−2) : le point de repère de 5⋅23x−6+1 est en x=2, où y=a+k=6 (vert). À x=6 (rouge), la courbe a quitté la figure depuis longtemps.
Pourquoi : La forme canonique demande b(x−h), pas bx+c. Contrôle : la courbe passe par (2;6), puisque 5⋅20+1=6, alors qu'en x=6 elle vaut 5⋅212+1, c'est-à-dire plus de vingt mille. Une différence pareille se repère sans calculatrice.
3.Confondre l'étirement et la translation
1 à 2 points, et un tracé faux
Ce qu'il ne faut pas écrire
« y=5x2 est la parabole y=x2 déplacée vers le haut »
Ce qu'il faut écrire
Elle a le même sommet, (0;0), mais elle est resserrée
y=5x2 (bleu) garde le sommet (0;0) de y=x2 (pointillé gris) et se RESSERRE. Monter de 5, c'est y=x2+5 (rouge) : un k, pas un a.
Pourquoi : Les deux courbes passent par l'origine : aucun déplacement n'a eu lieu. Chaque ordonnée est multipliée par 5, donc la courbe monte plus vite, ce qui n'est pas la même chose que monter plus haut à partir du même point. Le test : comparer les deux en x=0.
4.Confondre la réflexion due à a et celle due à b
toute la question, domaine compris
Ce qu'il ne faut pas écrire
« y=−x et y=−x ont le même graphique »
Ce qu'il faut écrire
L'une descend vers la droite, l'autre monte vers la gauche
Les deux demi-courbes occupent des quadrants différents. Aucune valeur de x ne les fait coïncider, et leurs domaines sont même disjoints à l'origine près.
Pourquoi : Le point (−4;2) appartient à la seconde et pas à la première, où le radical n'existe même pas. Le DOMAINE est le test décisif : a ne le change jamais, b le retourne. Les deux courbes sont symétriques par rapport à l'origine, ce qui n'est pas être confondues.
5.Croire que le point de repère est toujours sur la courbe
2 points, et souvent un tracé qui passe par un point interdit
Ce qu'il ne faut pas écrire
« Pour y=x−2−4+6, le point (2;6) appartient à la courbe »
Ce qu'il faut écrire
C'est le croisement des asymptotes ; la fonction n'est même pas définie en 2
Pour y=x−2−4+6, (2;6) est le croisement des asymptotes (rond vide rouge) : la courbe s'en approche sans jamais y passer, la fonction n'existe même pas en x=2.
Pourquoi : Pour la rationnelle, l'exponentielle et la logarithmique, (h;k) est un repère EXTÉRIEUR. Seules la quadratique, la racine carrée et la fonction définie par parties ont leur point de repère sur la courbe. Il faut donc savoir de quelle famille on parle avant de placer le point.
6.Fermer le crochet sur une asymptote
1 point à chaque occurrence, et elles sont nombreuses
Ce qu'il ne faut pas écrire
L'image de y=3⋅2x+5 est [5;+∞[
Ce qu'il faut écrire
]5;+∞[, crochet ouvert
3⋅2x+5 s'approche de l'asymptote y=5 sans l'atteindre : l'image (vert) commence juste AU-DESSUS de 5, crochet ouvert, ]5;+∞[.
Pourquoi : Une puissance est strictement positive, donc 3⋅2x ne vaut jamais zéro et la valeur 5 n'est jamais atteinte. La racine carrée, elle, atteint bien son k, puisque le radical s'annule : c'est la différence à retenir entre une borne d'asymptote et une borne de point de départ.
7.Déplacer une asymptote verticale avec a ou b
1 à 2 points, et un domaine faux
Ce qu'il ne faut pas écrire
« Dans y=3(x−1)5+3, le 3 du dénominateur déplace l'asymptote »
Ce qu'il faut écrire
L'asymptote verticale reste x=1
x−15+3 (pointillé) et 3(x−1)5+3 (bleu) n'ont pas la même ouverture, mais leurs asymptotes, x=1 et y=3, sont les mêmes : seuls h et k les placent.
Pourquoi : Le dénominateur 3(x−1) s'annule exactement quand x=1, quel que soit le facteur devant. Le paramètre b étire la courbe AUTOUR de l'asymptote, il ne la déplace pas. Seul h la déplace, et seul k déplace l'horizontale.
8.Chercher la période d'une sinusoïde sans diviser
toute la question de modélisation
Ce qu'il ne faut pas écrire
« Dans y=12sin(2x)+16, la période vaut 2 »
Ce qu'il faut écrire
Elle vaut 2360=180 degrés
y=12sin(2x)+16 fait deux cycles sur un tour de 360° : sa période vaut 2360=180° (vert), pas 2.
Pourquoi : Le paramètre b compte les cycles, la période les mesure : plus b est grand, plus la période est COURTE. Contrôle : avec b=2, le maximum arrive deux fois plus tôt, à 45 degrés au lieu de 90.
Quelle méthode choisir
Où est le point de repère, et que vaut le domaine
Une fonction écrite sous forme canonique, famille identifiée
Si QUADRATIQUE → (h;k) est le sommet, sur la courbe ; domaine R, image bornée d'un côté
Exemple : y=−3(x+1)2+7 : sommet (−1;7), image ]−∞;7]
Si RACINE CARRÉE → (h;k) est le point de départ, sur la courbe ; le signe de b ouvre le domaine à droite ou à gauche
Exemple : y=2x−5−3 : départ (5;−3), domaine [5;+∞[
Si RATIONNELLE → (h;k) est le croisement des asymptotes, hors de la courbe ; domaine et image privés d'une valeur
Exemple : y=x−2−4+6 : asymptotes x=2 et y=6
Si EXPONENTIELLE → k est l'asymptote horizontale ; domaine R, image ouverte en k
Exemple : y=−2⋅3x+1+6 : image ]−∞;6[
Si LOGARITHMIQUE → h est l'asymptote verticale ; domaine ouvert en h, image R
Exemple : y=log2(x−3)+1 : domaine ]3;+∞[
Deux familles ont leur repère SUR la courbe, trois l'ont à côté. C'est la première question à se poser avant de placer un point ou d'écrire un crochet.
La rédaction attendue
Le correcteur coche des étapes. Les voici dans l'ordre, avec la phrase de conclusion qu'il attend mot pour mot.
Rédiger une description complète de courbe
Quand l'utiliser : Dès qu'une question demande de décrire, de tracer ou de donner les propriétés d'une fonction
1Identifier la famille et écrire la fonction de base.
2Mettre b en évidence si besoin, puis lire les quatre paramètres, signes compris.
3Donner le point de repère en le NOMMANT selon la famille.
4Donner le domaine, puis l'image, en surveillant les crochets.
5Donner les asymptotes s'il y en a, et le sens de variation à partir des signes de a et b.
6Placer deux points supplémentaires avant de tracer.
Phrase de conclusion
« y=−2−(x−4)+1 est une fonction racine carrée. a=−2, b=−1, h=4, k=1. Point de départ (4;1). Comme b<0, le domaine est ]−∞;4] ; comme a<0, l'image est ]−∞;1]. La fonction est croissante sur son domaine, et passe par (0;−3). »
Le piège : Donner le domaine sans regarder le signe de b, et l'image sans regarder celui de a. Les deux se lisent sur des paramètres différents, et les inverser donne deux réponses fausses au lieu d'une.
Barème : 1 point par paramètre correctement lu, 1 point pour le point de repère nommé, 1 point pour le domaine, 1 point pour l'image, 1 point pour les asymptotes. Un seul signe mal lu contamine en général trois de ces lignes.
Vérifier avant de rendre
Cinq minutes de vérification récupèrent plus de points qu'un exercice de plus commencé à la hâte.
Évaluer en x=h
Pour une quadratique ou une racine carrée, la fonction doit y valoir exactement k. Pour une exponentielle, elle doit valoir a+k.
y=3⋅5x−2+4 en x=2 vaut 3+4=7, et non 4 : k est l'asymptote.
Tester le domaine avec un nombre
Prendre un nombre du côté supposé du domaine et vérifier que la fonction existe. C'est le contrôle du signe de b.
Pour −(x−4), tester x=0 : le radicande vaut 4, la fonction existe, donc le domaine s'ouvre bien à gauche.
Vérifier l'asymptote par une valeur lointaine
Évaluer la fonction en un nombre très grand, ou très proche de h, et regarder de quelle valeur elle s'approche.
x−15+3 en x=101 vaut 3,05, tout près de 3, l'asymptote horizontale annoncée.
Contrôler une sinusoïde par ses trois repères
La valeur moyenne, le maximum et le minimum doivent redonner k, k+∣a∣ et k−∣a∣. Un écart signale une erreur d'amplitude.
y=12sinx+16 : moyenne 16, maximum 28, minimum 4, conformes à l'énoncé.
L'exercice type décortiqué
Décrire y=−2⋅3x+1+6 de bout en bout
Donnez la famille, les quatre paramètres, le domaine, l'image, l'asymptote et le sens de variation de y=−2⋅3x+1+6, puis deux points de la courbe.
Étape 1
Famille exponentielle, base 3. L'exposant x+1 s'écrit 1⋅(x−(−1)), donc b=1 et h=−1 ; a=−2 et k=6.
Pourquoi
L'exposant est déjà de la forme b(x−h) avec b=1, il n'y a rien à mettre en évidence. Le +1 donne un h négatif, translation vers la gauche.
Étape 2
Domaine : R.
Pourquoi
Une exponentielle est définie partout, quels que soient ses paramètres : c'est la seule famille du programme sans aucune restriction de domaine.
Étape 3
Image : 3x+1>0, donc −2⋅3x+1<0, donc y<6. Image ]−∞;6[.
Pourquoi
Le crochet est OUVERT parce que la puissance ne s'annule jamais. C'est le point le plus souvent perdu de la question, et il se justifie en une ligne, sans tracé.
Étape 4
Asymptote horizontale y=6, approchée par en dessous.
Pourquoi
L'asymptote est toujours y=k. Le côté d'approche se lit sur le signe de a : négatif, donc la courbe reste sous l'asymptote. Contrôle en x=−20 : −2⋅3−19+6 vaut 6 à un milliardième près.
Étape 5
Sens de variation : décroissante sur R.
Pourquoi
La base 3 est supérieure à 1, donc 3x+1 croît ; multipliée par −2, la fonction décroît. Deux signes à combiner, et celui de b n'intervient pas ici puisqu'il vaut 1.
Étape 6
Deux points : y(−1)=−2+6=4 et y(0)=−6+6=0.
Pourquoi
Le premier est le point d'abscisse h, d'ordonnée a+k, à ne pas confondre avec (h;k). Le second est l'ordonnée à l'origine, et c'est aussi le zéro de la fonction, ce qui se vérifie en résolvant −2⋅3x+1+6=0.
Conclusion rédigée
Exponentielle de paramètres a=−2, b=1, h=−1, k=6 ; domaine R, image ]−∞;6[, asymptote y=6, décroissante, passant par (−1;4) et (0;0).
L'erreur classique sur cet exercice : Écrire l'image ]−∞;6] avec un crochet fermé, et placer le point (−1;6) sur la courbe. Les deux erreurs viennent de la même confusion entre l'asymptote et une valeur atteinte.
À savoir par cœur
•Forme canonique : af0(b(x−h))+k.
•Un + dans la parenthèse donne un h NÉGATIF.
•On met b en évidence AVANT de lire h.
•h et k translatent, a et b étirent et retournent.
•a retourne autour de y=k, b autour de x=h.
•Seul b retourne le DOMAINE : c'est le test.
•Asymptotes en x=h et y=k, que a et b ne déplacent jamais.
•Repère SUR la courbe : quadratique, racine carrée, par parties.
•Crochet ouvert sur une asymptote, fermé sur un point de départ.
•Sinusoïde : k la moyenne, ∣a∣ la demi-différence, période ∣b∣360.
Questions fréquentes
Pourquoi un plus dans la parenthèse donne-t-il une translation vers la gauche ?
Parce que la forme canonique est écrite avec une soustraction. Un plus trois se lit donc comme moins moins trois, et le paramètre vaut moins trois : la courbe se déplace de trois unités vers la gauche. Le contrôle le plus rapide est de calculer la valeur de la fonction au point candidat, et de vérifier qu'on y trouve bien le sommet ou le point de départ annoncé.
Comment distinguer un étirement d'une translation sur un graphique ?
Le point de repère est le juge. Une translation le déplace et laisse la forme inchangée, de sorte que les deux courbes se superposent par simple glissement. Un étirement le laisse en place et change la forme : la courbe devient plus resserrée ou plus étalée. Regarder si le sommet a bougé suffit donc à trancher.
Le point de repère appartient-il toujours à la courbe ?
Non, et c'est une source d'erreur fréquente. Pour la fonction du second degré, la racine carrée et la fonction définie par parties, il appartient bien à la courbe. Pour la fonction rationnelle, l'exponentielle et la logarithmique, il sert de repère extérieur : c'est le croisement des asymptotes, un point que la courbe approche sans jamais l'atteindre.
Quand faut-il un crochet ouvert et quand un crochet fermé dans une image ?
Le crochet est fermé quand la valeur est réellement atteinte, ouvert quand elle ne l'est jamais. Une racine carrée atteint la valeur de son point de départ, donc son image est fermée de ce côté. Une exponentielle approche son asymptote sans la toucher, donc son image est ouverte. La question à se poser est toujours la même : existe-t-il un nombre qui donne exactement cette valeur ?
Pourquoi la période d'une sinusoïde diminue-t-elle quand le paramètre augmente ?
Parce que ce paramètre compte le nombre de cycles sur un tour, alors que la période mesure la longueur d'un seul cycle. Deux cycles par tour signifie que chaque cycle occupe la moitié du tour. La période s'obtient donc en divisant le tour complet par la valeur absolue du paramètre, et non en le multipliant.
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Exercices corrigés : Les paramètres des 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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