Mathématiques · Terminale générale

Transformer une courbe sans rupture en preuve d'existence

La continuité permet de relier les valeurs d'une fonction sur un intervalle. Le théorème des valeurs intermédiaires prouve qu'une valeur comprise entre f(a) et f(b) est atteinte ; la monotonie stricte ajoute l'unicité.

  1. Vérifier continuité et intervalle.
  2. Encadrer la valeur recherchée.
  3. Appliquer le TVI.
  4. Ajouter la monotonie pour l'unicité.
  • 6activités avec l'accès complet
  • 8questions avec l'accès complet
  • 6cartes avec l'accès complet
  • 2sources citées

Objectifs du parcours

Ce que tu vas savoir faire

  • Reconnaître une fonction continue.
  • Utiliser les opérations sur les fonctions continues.
  • Appliquer le TVI.
  • Prouver l'unicité d'une solution.
  • Encadrer une solution par dichotomie.
  • Distinguer continuité, dérivabilité et existence d'une limite.
Le chapitre en bref

La continuité permet de relier les valeurs d'une fonction sur un intervalle. Le théorème des valeurs intermédiaires prouve qu'une valeur comprise entre f(a) et f(b) est atteinte ; la monotonie stricte ajoute l'unicité.

1. Comprendre la continuité

Une fonction est continue en a lorsque f(x) tend vers f(a) quand x tend vers a. Sur un intervalle, cette propriété exclut les sauts et permet de suivre toutes les valeurs intermédiaires.

La fonction valeur absolue est continue en 0 bien qu'elle n'y soit pas dérivable.

Distingue la valeur f(a), la limite en a et l'existence éventuelle d'une dérivée.

2. Construire des fonctions continues

Somme, produit et composition de fonctions continues restent continus sur les domaines où les opérations sont définies. Un quotient exige un dénominateur non nul.

La fonction x↦ln(1+x2) est continue sur R car x↦1+x2 est continue et strictement positive.

Décompose l'expression, indique le domaine de chaque brique, puis applique les propriétés.

3. Prouver l'existence avec le TVI

Si f est continue sur [a,b], toute valeur k comprise entre f(a) et f(b) possède au moins un antécédent dans [a,b]. Le théorème affirme une existence, pas une formule.

Si f(1)<0 et f(2)>0 avec f continue sur [1,2], l'équation f(x)=0 a au moins une solution dans [1,2].

Cite continuité, intervalle et encadrement de k, puis conclus avec l'existence d'un antécédent.

4. Ajouter l'unicité

Si f est continue et strictement monotone sur [a,b], chaque valeur comprise entre f(a) et f(b) est atteinte une seule fois. L'existence vient du TVI ; l'unicité vient de l'injectivité liée à la monotonie stricte.

Une fonction strictement croissante qui passe d'une valeur négative à une valeur positive coupe l'axe une seule fois.

Sépare clairement les deux preuves : existence, puis unicité.

5. Encadrer une solution par dichotomie

La dichotomie coupe un intervalle en deux et conserve le sous-intervalle où le changement de signe subsiste. Après n étapes, la largeur est divisée par 2n.

Depuis [1,2], dix étapes donnent un intervalle de largeur 11024, inférieure à 0,001.

Calcule le milieu, évalue son signe, conserve le bon demi-intervalle et arrête selon une largeur fixée.

6. Distinguer les notions voisines

Dérivabilité implique continuité, mais la réciproque est fausse. Une limite peut exister en un point où la fonction n'est pas définie ; une fonction peut aussi être continue par morceaux sans l'être sur tout l'intervalle.

La fonction (x2−1)/(x−1) a pour limite 2 en 1 mais n'est pas définie en 1 avant prolongement.

Pour chaque question, demande si l'on parle de valeur, limite, continuité ou dérivée.

Erreurs fréquentes

L'essentiel à mémoriser

  • La continuité identifie la limite en a à la valeur f(a), sans imposer la dérivabilité.
  • La continuité d'une expression se justifie avec ses fonctions de référence et son domaine.
  • Le TVI exige trois données explicites : continuité, intervalle et valeur intermédiaire.
  • Continuité et monotonie stricte transforment le TVI en théorème de bijection sur l'image de l'intervalle.
  • La dichotomie fournit un encadrement certifié si les hypothèses du changement de signe sont maintenues.
  • Une conclusion correcte nomme exactement la propriété prouvée et son domaine.

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Sources et traçabilité

Dernière vérification : 2026-08-12

  1. Programme de l'enseignement de spécialité de mathématiques de la classe terminale, Ministère de l'Éducation nationale, consulté le 2026-08-12.
  2. Programmes et ressources en mathématiques - voie G, Éduscol, consulté le 2026-08-12.

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