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La fonction inverse : Démonstrations à connaitre

Variations de la fonction inverse

Cette propriété est énoncée de la façon suivante dans le cours :

Propriétés

Stratégie de la démonstration

Nous allons utiliser la définition du cours (Généralités) :

Définition

La fonction f est strictement décroissante sur un intervalle I lorsque pour tous nombres a et b de I :

si a<b, alors f(a)>f(b).


Il faut donc comparer f(a) et f(b), pour cela on va étudier le signe de f(b)-(a).

La démonstration

Montrons que la fonction inverse est décroissante sur ]-∞ ; 0[

Soient \(a\) et \(b\) appartenant à ]-∞ ; 0[, tels que \(a\) < \(b\), soit \(a\) < 0, \(b\) < 0 et \(a-b\) < 0

\(f(b)-f(a)=\cfrac{1}{b}-\cfrac{1}{a}=\cfrac{a-b}{ba}\)

Or \(a\) < 0, \(b\) < 0, donc \(ba\) > 0.

Donc le quotient \(\cfrac{a-b}{ba}\) < 0, donc \(\cfrac{1}{b}-\cfrac{1}{a}\) < 0; soit \(\cfrac{1}{a}\gt \cfrac{1}{b}\).

Conclusion : \(a\) < \(b\) ⇒ \(\cfrac{1}{a}\gt \cfrac{1}{b}\), donc la fonction inverse est décroissante sur ]-∞ ; 0[.

Montrons que la fonction inverse est décroissante sur ]0 ; +∞[

Soient \(a\) et \(b\) appartenant à ]0 ; +∞[, tels que \(a\) < \(b\), soit \(a\) > 0, \(b\) > 0 et \(a-b\) < 0

\(f(b)-f(a)=\cfrac{1}{b}-\cfrac{1}{a}=\cfrac{a-b}{ba}\)

Or \(a\) > 0, \(b\) > 0, donc \(ba\) > 0.

Donc le quotient \(\cfrac{a-b}{ba}\) < 0, donc \(\cfrac{1}{b}-\cfrac{1}{a}\) < 0; soit \(\cfrac{1}{a}\gt \cfrac{1}{b}\).

Conclusion : \(a\) < \(b\) ⇒ \(\cfrac{1}{a}\gt \cfrac{1}{b}\), donc la fonction inverse est décroissante sur ]0 ; +∞[.