Définition
Une fonction $f$ est dite affine si elle peut s'écrire sous la forme $f(x) = ax + b$, où $a$ et $b$ sont des nombres réels fixés.
- Le nombre $a$ est appelé le coefficient directeur (ou pente) de la droite représentative.
- Le nombre $b$ est appelé l'ordonnée à l'origine de la droite représentative.
La représentation graphique d'une fonction affine est une droite. Si $b=0$, la fonction est dite linéaire ($f(x) = ax$) et sa droite représentative passe par l'origine du repère $(0\,;0)$. Si $a=0$, la fonction est dite constante ($f(x) = b$) et sa droite représentative est horizontale.
Méthode : Fonctions affines
Calculer l'image d'un nombre
Pour calculer l'image d'un nombre $x_0$ par une fonction affine $f(x) = ax + b$, il suffit de remplacer $x$ par $x_0$ dans l'expression de la fonction : $f(x_0) = a x_0 + b$.
Calculer l'antécédent d'un nombre
Pour calculer l'antécédent d'un nombre $y_0$ par une fonction affine $f(x) = ax + b$, il faut résoudre l'équation $f(x) = y_0$, c'est-à-dire $ax + b = y_0$. Si $a \neq 0$, il y a une unique solution : $x = \frac{y_0 - b}{a}$.
Déterminer l'expression d'une fonction affine
Si l'on connaît deux points $(x_1\,;y_1)$ et $(x_2\,;y_2)$ de la droite représentative de $f$, on peut déterminer $a$ et $b$.
- Le coefficient directeur $a$ est donné par la formule : $a = \frac{y_2 - y_1}{x_2 - x_1}$ (avec $x_1 \neq x_2$).
- Une fois $a$ calculé, on utilise un des points pour trouver $b$ : $y_1 = a x_1 + b$, donc $b = y_1 - a x_1$.
Étudier le sens de variation
Le sens de variation d'une fonction affine $f(x) = ax + b$ dépend du signe de son coefficient directeur $a$.
- Si $a \gt 0$, la fonction $f$ est strictement croissante.
- Si $a \lt 0$, la fonction $f$ est strictement décroissante.
- Si $a = 0$, la fonction $f$ est constante.
Étudier le signe de $ax+b$
Pour étudier le signe de $ax+b$, on cherche la valeur de $x$ pour laquelle $ax+b=0$. Cette valeur est $x = -\frac{b}{a}$ (si $a \neq 0$). Le signe de $ax+b$ est celui de $a$ après la racine, et le signe opposé avant la racine.
Exemple résolu
$f(2) = -3 × 2 + 5$
$f(2) = -6 + 5$
$f(2) = -1$
$-3x + 5 = -4$
$-3x = -4 - 5$
$-3x = -9$
$x = \frac{-9}{-3}$
$x = 3$
Comme $a \lt 0$, la fonction $f$ est strictement décroissante.
$-3x + 5 = 0$
$-3x = -5$
$x = \frac{-5}{-3} = \frac{5}{3}$
Le coefficient directeur $a = -3$ est négatif. Le signe de $f(x)$ est donc positif avant $\frac{5}{3}$ et négatif après.
Confondre $a$ et $b$, ou les signes
- Ne pas faire attention au signe du coefficient directeur $a$ pour le sens de variation ou le tableau de signes.
- Intervertir $a$ et $b$ dans l'expression $f(x) = ax + b$. Par exemple, penser que $f(x) = 2 + 3x$ a un coefficient directeur de $2$ et une ordonnée à l'origine de $3$. C'est faux, $a=3$ et $b=2$.
- Oublier que la formule $a = \frac{y_2 - y_1}{x_2 - x_1}$ est une différence de $y$ au numérateur et de $x$ au dénominateur, dans le même ordre.
Exercice type contrôle
Soit la fonction affine $g$ dont la représentation graphique passe par les points $A(-1\,; 7)$ et $B(2\,; -2)$.- Déterminer l'expression de la fonction $g(x)$ sous la forme $ax+b$.
- Calculer l'image de $0$ par $g$. Interpréter graphiquement ce résultat.
- Déterminer le sens de variation de $g$ et justifier votre réponse.
- Déterminer l'expression de $g(x)$ :
On utilise les coordonnées des points $A(-1\,; 7)$ et $B(2\,; -2)$.
Le coefficient directeur $a$ est donné par la formule :
$a = \frac{y_B - y_A}{x_B - x_A} = \frac{-2 - 7}{2 - (-1)} = \frac{-9}{2 + 1} = \frac{-9}{3} = -3$
Maintenant, on utilise un des points (par exemple $A$) pour trouver $b$. On sait que $g(x) = -3x + b$.
$g(-1) = 7 \implies -3 × (-1) + b = 7$
$3 + b = 7$
$b = 7 - 3$
$b = 4$
L'expression de la fonction $g$ est donc $g(x) = -3x + 4$. - Calculer l'image de $0$ par $g$ et interpréter :
On remplace $x$ par $0$ dans l'expression de $g(x)$ :
$g(0) = -3 × 0 + 4 = 0 + 4 = 4$
L'image de $0$ par $g$ est $4$. Graphiquement, cela signifie que la droite représentative de $g$ coupe l'axe des ordonnées au point $(0\,; 4)$. C'est l'ordonnée à l'origine. - Déterminer le sens de variation de $g$ :
Le coefficient directeur de la fonction $g$ est $a = -3$.
Comme $a \lt 0$, la fonction $g$ est strictement décroissante.
Questions fréquentes
Quelle est la différence entre une fonction affine et une fonction linéaire ?
Comment savoir si un tableau de valeurs correspond à une fonction affine ?
Peut-on avoir une fonction affine dont la droite est verticale ?
À quoi sert l'ordonnée à l'origine $b$ ?
Pour aller plus loin
Le passage en Seconde est difficile ?
Adil accompagne les élèves de Seconde, à domicile dans le Val d'Oise ou en ligne. Un seul prof, du premier cours jusqu'au Bac.