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Fonction valeur absolue
Le cours écrit
4.1 Définition
La valeur absolue d'un nombre , notée , est sa distance à sur la droite graduée. Une distance n'est jamais négative. On distingue deux cas :
Attention : quand est négatif, est positif.
Exemple 11. , , et .
4.2 La courbe
La fonction valeur absolue est définie sur . On trace sa courbe cas par cas. Pour , c'est la demi-droite d'équation , qui monte depuis l'origine. Pour , c'est la demi-droite d'équation , qui descend jusqu'à l'origine. La courbe a la forme d'un V, avec une pointe à l'origine.
4.3 Hors de zéro
Sur , on a : la fonction est dérivable et .
Sur , on a : la fonction est dérivable et .
4.4 En zéro : deux cas
Propriété. La fonction valeur absolue n'est pas dérivable en .
On raisonne par disjonction des cas. Pour , le taux de variation entre et vaut
- Si , alors , et le taux vaut .
- Si , alors , et le taux vaut .
Quand se rapproche de , le taux vaut d'un côté et de l'autre : il ne se rapproche pas d'un seul nombre. La fonction n'est donc pas dérivable en .
Sur la courbe, les sécantes passant par l'origine ont pour pente à droite et à gauche. Elles ne se rapprochent pas d'une même droite : il n'y a pas de tangente à l'origine. Une pointe sur une courbe signale un point où la fonction n'est pas dérivable.
4.5 Un contre-exemple utile
La proposition « toute fonction définie sur un intervalle y est dérivable » est fausse. Elle parle de toutes les fonctions : un seul contre-exemple suffit. La fonction valeur absolue est définie sur , et elle n'est pas dérivable en .
« est dérivable sur » signifie : est dérivable en tout nombre de . La négation est donc : il existe au moins un nombre de en lequel n'est pas dérivable. Un seul point suffit.
4.6 Une situation
Exemple 12 (un train). Un train roule à mètres par seconde sur une voie droite et passe devant une gare à l'instant , sans s'arrêter. Sa distance à la gare, en mètres, est , où est en secondes.
Pour , la distance s'écrit : elle diminue de mètres par seconde. Pour , elle s'écrit : elle augmente de mètres par seconde. En , le taux de variation vaut d'un côté et de l'autre : il n'y a pas de nombre dérivé pour cette distance, alors que la vitesse du train, elle, n'a pas changé.
Exercices 7 et 8
- Exercice 7 : une valeur absolue décalée
- Exercice 8 : vrai ou faux, et un bateau
Corrigés
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