Niveau : première Fiche méthode : axe de symétrie F. Demoulin
On rapporte le plan à un repère orthogonal ¡O;
ı,
¢. Soient la droite d’équation x=aet fune
fonction définie sur Df. On note Cfsa courbe représentative dans ce repère.
1 Rappels de cours
On donne trois propriétés permettant de prouver qu’une droite est axe de symétrie d’une courbe.
Rappel : formules de changement de repère par translation.
Dans le repère ¡O;
ı,
¢, soient A(a;b) et M(x;y). Dans le repère ¡A;
ı,
¢, si on note (X;Y) les
coordonnées de M, alors :
x=X+a
y=Y+b
~
i
~
j
O
~
i
~
j
A
a
b
M
X
Y
x
y×
Propriété 1.1 Soit Aun point de (par exemple le point de coordonnées (a; 0)). Dans le repère
orthogonal ¡A;
ı,
¢,Cfest la courbe représentative d’une certaine fonction get a donc pour
équation Y=g(X).
La droite (x=a) est axe de symétrie de Cfsi, et seulement si, gest paire.
Propriété 1.2 La droite (x=a) est axe de symétrie de Cfsi, et seulement si, pour tout xde Df:
(i) (2ax)Df.
(ii) f(2ax)=f(x).
~
i
~
j
O
Cf
× ××
a
x2ax
f(x)=f(2ax)M M
H
1
Niveau : première Fiche méthode : axe de symétrie F. Demoulin
Propriété 1.3 La droite (x=a) est axe de symétrie de Cfsi, et seulement si, pour tout réel htel
que (a+h)Df:
(i) (ah)Df.
(ii) f(a+h)=f(ah).
2 Méthodes et exemples
2.1 Première méthode : changement de repère
Point méthode 1 Pour montrer que la droite d’équation x=aest axe de symétrie de C:
on établit les formules de changement de repère ;
on donne l’équation de Cdans le nouveau repère en la mettant sous la forme Y=g(X) ;
on montre que la fonction gest paire.
Exemple. Soit fla fonction définie sur Rpar f(x)=x2+2x3. Montrer que la droite d’équation
x= −1 est axe de symétrie de Cf.
On commence par établir les formules de changement de repère.
Dans un repère orthogonal ¡O;
ı,
¢, soient Ale point de de coordonnées (1; 0) et Mle point
de coordonnées (x;y). On note (X;Y) les coordonnées de Mdans le repère ¡A;
ı,
¢. Les formules
de changement de repère sont, d’après le rappel :
x=X1
y=Y
On donne ensuite l’équation de Cfdans le repère ¡A;
ı,
¢.
On a :
MCf
y=f(x)
Y=f(X1)
Y=(X1)2+2(X1) 3
Y=X24
Dans le repère ¡A;
ı,
¢, l’équation de Cfest Y=g(X) où g:X7−X24.
On montre enfin que g est paire.
gest définie sur Rdonc Dgest centré en 0.
Pour tout Xde R,g(X)=(X)24=X24=g(X).
gest donc paire.
D’après la propriété 1.1, la droite d’équation x= −1 est donc axe de symétrie de Cf.
2.2 Deuxième méthode
Point méthode 2 Pour montrer que la droite d’équation x=aest axe de symétrie de C:
on vérifie que (2ax)Df;
on montre que f(2ax)=f(x).
2
Niveau : première Fiche méthode : axe de symétrie F. Demoulin
Exemple. Soit fla fonction définie sur Rpar f(x)= −3x2+4x+1. Montrer que la droite d’équation
x=2
3est axe de symétrie de Cf.
On commence par vérifier que ¡4
3x¢Df.
fest définie sur Ret, pour tout xde R,¡4
3x¢R.
On montre ensuite que f ¡4
3x¢=f(x).
Pour tout xde R:
f¡4
3x¢= −3¡4
3x¢2+4¡4
3x¢+1
= −3¡16
98
3x+x2¢+16
34x+1
= −3x2+4x+1
=f(x)
D’après la propriété 1.2, la droite d’équation x=2
3est donc axe de symétrie de Cf.
2.3 Troisième méthode
Point méthode 3 Pour montrer que la droite d’équation x=aest axe de symétrie de C:
on vérifie que Dfest centré en a;
on montre que f(a+h)=f(ah).
Exemple. Soit fla fonction définie sur Rpar f(x)=sin x+1
2cos2x. Montrer que la droite d’équa-
tion x=π
2est axe de symétrie de Cf.
On commence par vérifier que D fest centré en π
2.
fest définie sur Ret, pour tout hde Rtel que ¡π
2+h¢R,¡π
2h¢Rdonc Dfest centré en π
2.
On montre ensuite que f ¡π
2h¢=f¡π
2+h¢.
Pour tout hde R:Angles associés :
sin¡π
2x¢=sin¡π
2+x¢
cos(πx)=cos(π+x).
f¡π
2h¢=sin¡π
2h¢+1
2cos2¡π
2h¢
=sin¡π
2+h¢+1
2cos(π2h)
=sin¡π
2+h¢+1
2cos(π+2h)
=sin¡π
2+h¢1
2cos2¡π
2+h¢
=f¡π
2+h¢
D’après la propriété 1.3, la droite d’équation x=π
2est donc axe de symétrie de Cf.
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