Entrez le coefficient a et choisissez ce que vous voulez calculer (le mode). Pour l’intervalle des valeurs de y ou le taux de variation, entrez les bornes p et q de l’intervalle de x. Pour la valeur de y, entrez une valeur de x.
Table des matières
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Ce que vous pouvez faire sur cette page
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À quoi sert ce calcul ?
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Mode d'emploi
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Formules et graphiques
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Symboles et termes
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Ce qu’il est utile de savoir avant de commencer
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Calculer avec Excel
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Calculer avec Google Sheets
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Calculer avec Python
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Écrire la formule en LaTeX et autres langages mathématiques (à copier-coller)
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Faire faire le calcul par ChatGPT
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Les atouts de DataChef
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Fonctions connexes
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Liste des calculatrices NumberChef
Ce que vous pouvez faire sur cette page
- Pour la fonction \(y = ax^{2}\), trouvez l’intervalle des valeurs prises par y quand x varie dans \(p \leqslant x \leqslant q\). Les étapes expliquent aussi les deux cas, selon que l’intervalle contient 0 ou non (s’il le contient, le minimum ou le maximum vaut 0, au sommet)
- Calculez le taux de variation quand x passe de \(p\) à \(q\), à la fois par la définition \(\dfrac{\Delta y}{\Delta x}\) (variation de y ÷ variation de x), avec les étapes, et par la formule rapide \(a(p+q)\)
- Calculez la valeur de y pour une valeur de x (un point de la courbe)
- Le coefficient a peut être un entier, un nombre décimal ou une fraction comme 1/2
- La parabole est tracée. En mode « intervalle », la partie correspondante et l’intervalle des valeurs de y sont mis en évidence ; en mode « taux de variation », la droite qui relie les deux points est tracée. Une explication simple des formules et des formules à copier-coller pour Excel, Google Sheets et Python se trouvent aussi sur cette page
À quoi sert ce calcul ?
Si l’on néglige la résistance de l’air, un ballon lancé en biais suit une parabole (la courbe de \(y = ax^{2}\), déplacée ailleurs).
Un tir au basket, une chandelle au rugby ou le jet d’eau d’une fontaine suivent cette forme, et cette fonction sert à simuler le sport et à faire bouger les balles dans les jeux vidéo.
Si l’on néglige la résistance de l’air, la distance parcourue par un objet qu’on lâche est proportionnelle au carré du temps écoulé depuis le lâcher. Avec la distance en mètres et le temps en secondes, le coefficient vaut environ 4,9, ce qui donne la fonction du second degré \(y = 4{,}9x^{2}\).
Environ 4,9 m en 1 seconde, environ 19,6 m en 2 secondes : deux fois plus de temps, quatre fois plus de distance. Cette loi, découverte par Galilée, est le point de départ des calculs de mouvement en physique.
La distance parcourue par une voiture entre le début du freinage et l’arrêt (la distance de freinage) est à peu près proportionnelle au carré de sa vitesse. Deux fois plus vite, et la distance de freinage est environ quatre fois plus longue.
C’est la raison mathématique pour laquelle la vitesse excessive est dangereuse. Cette notion figure dans l’apprentissage du code de la route, et c’est un usage de cette fonction directement lié à la sécurité.
La forme obtenue en faisant tourner une parabole autour de son axe (un paraboloïde) a une propriété remarquable : les ondes radio ou la lumière qui arrivent parallèlement à l’axe se concentrent toutes en un point, le foyer.
Les antennes paraboliques de télévision par satellite et les radiotélescopes s’en servent pour capter des ondes faibles. Les lampes de poche et les phares de voiture l’utilisent dans l’autre sens, pour envoyer la lumière en un faisceau droit.
La force avec laquelle le vent pousse un objet (la pression du vent) est à peu près proportionnelle au carré de la vitesse du vent. Deux fois plus de vent, et la force est environ quatre fois plus grande. C’est pourquoi les dégâts augmentent si vite quand les rafales d’une tempête se renforcent un peu.
Pour concevoir bâtiments et ponts, les ingénieurs utilisent cette relation au carré pour estimer la pression du vent à partir de la vitesse attendue, et décider de la solidité nécessaire.
Formules et graphiques
Symboles et termes
Symboles
| \(a\) | a | Le coefficient : le nombre qui multiplie \(x^{2}\). Il décide du sens de la parabole (vers le haut si \(a > 0\), vers le bas si \(a < 0\)) et de son ouverture. Par convention, les premières lettres de l’alphabet, \(a\), \(b\), \(c\), désignent des nombres fixés. |
| \(x,\ y\) | x, y | Des variables : des lettres pour des nombres qui peuvent prendre plusieurs valeurs. Par convention, les dernières lettres de l’alphabet, \(x\), \(y\), \(z\), désignent des nombres inconnus ou variables. Sur cette page, choisir \(x\) fixe \(y\). |
| \(p,\ q\) | p, q | Les deux bornes de l’intervalle de x : la borne de gauche et la borne de droite en mode « intervalle », les valeurs de départ et d’arrivée de x en mode « taux de variation ». Sur cette page, on a toujours \(p < q\) (p est le plus petit). |
| \(m\) | m | Une lettre utilisée sur cette page pour expliquer les valeurs de y : la borne de l’intervalle, \(p\) ou \(q\), la plus éloignée de \(0\) (celle de plus grande valeur absolue). Le maximum (le minimum si \(a < 0\)) est atteint à cette borne. Si les deux bornes ont la même valeur absolue, elles donnent la même valeur. |
| \(\Delta x,\ \Delta y\) | delta x, delta y | La variation de x et la variation de y. \(\Delta\) (delta) est le D grec, comme dans « différence », et désigne « valeur d’arrivée − valeur de départ ». |
| \(\leqslant\) | inférieur ou égal à | Un signe d’inégalité qui inclut la valeur limite. \(-1 \leqslant x \leqslant 3\) se lit « x est compris entre −1 et 3, bornes incluses » : on peut aussi écrire \(x \in [-1\,;\,3]\). Le signe \(\le\) a le même sens. |
| \(x^{2}\) | x au carré | \(x\) multiplié par lui-même (\(x^{2} = x \times x\)). Le petit 2 en haut à droite (l’exposant) indique combien de fois on utilise \(x\) comme facteur. Pour élever un nombre négatif au carré, on met des parenthèses : \(\left(-3\right)^{2} = 9\). |
Termes
| fonction | Quand chaque valeur de x donne une seule valeur de y, on dit que « y est une fonction de x ». \(y = ax^{2}\) en est une : on choisit x, et une seule valeur de y est obtenue. |
| fonction du second degré | Une fonction où y s’écrit avec x au carré. La forme la plus simple est \(y = ax^{2}\), de sommet l’origine ; la forme générale \(y = ax^{2} + bx + c\), vue en 1re (16-17 ans), permet au sommet de se déplacer. |
| coefficient | Le nombre qui multiplie une variable, comme le \(a\) de \(y = ax^{2}\). Comme \(y = ax^{2}\) signifie « y est proportionnel au carré de x », ce \(a\) est aussi un coefficient de proportionnalité, comme dans la fonction linéaire \(y = ax\). |
| parabole | La courbe régulière et symétrique qui représente \(y = ax^{2}\). Elle a la même forme que la trajectoire d’un objet lancé en biais. |
| sommet | Le point où la parabole change de sens. Le sommet de \(y = ax^{2}\) est l’origine (0 ; 0) : c’est le point le plus bas de la courbe si \(a > 0\), le plus haut si \(a < 0\). |
| origine | Le point de coordonnées (0 ; 0), où se coupent l’axe des abscisses et l’axe des ordonnées. On le note \(O\), comme « origine ». |
| intervalle | L’ensemble des valeurs que peut prendre une variable, écrit avec des inégalités comme \(-1 \leqslant x \leqslant 3\) ou sous la forme \([-1\,;\,3]\). Quand x varie dans un intervalle, les valeurs prises par y forment aussi un intervalle. |
| taux de variation | La variation de y divisée par la variation de x (\(\Delta y \div \Delta x\)). Il indique de combien y augmente en moyenne chaque fois que x augmente de 1. Il est constant pour une fonction affine (le coefficient directeur a), mais pour y = ax² il dépend de l’intervalle. |
| variation | De combien une valeur a changé, calculé par « valeur d’arrivée − valeur de départ ». Si la valeur diminue, la variation est négative (par exemple, passer de 18 à 2 donne une variation de −16). |
| parabole tournée vers le haut | Quand \(a > 0\), la parabole a la forme d’une vallée. Au lycée, on dit aussi que la fonction est convexe. |
| parabole tournée vers le bas | Quand \(a < 0\), la parabole a la forme d’une colline. Au lycée, on dit aussi que la fonction est concave. |
| fonction affine | Une fonction de la forme \(y = ax + b\) (sa courbe est une droite). La plus grande différence avec \(y = ax^{2}\) : son taux de variation est le même partout. Vue en 3e (14-15 ans). |
Ce qu’il est utile de savoir avant de commencer
Voici ce qu’il est utile de savoir pour utiliser les calculs de cette page en comprenant ce qu’ils font.
En cas de difficulté, revoir ces notions est le chemin le plus court.
| Les nombres relatifs (5e-4e, 12-14 ans) |
|
| La proportionnalité et la fonction linéaire (4e-3e, 13-15 ans) |
|
| Repère et représentation graphique (5e-3e, 12-15 ans) |
|
| Inégalités et intervalles (4e-2de, 13-16 ans) |
|
| Les fonctions affines et le taux de variation (3e, 14-15 ans) |
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Calculer avec Excel
| Coefficient a | 2 |
| Borne de gauche p | -1 |
| Borne de droite q | 3 |
| y à la borne de gauche | =B1*B2^2 |
| y à la borne de droite | =B1*B3^2 |
| Minimum de y | =SI(ET(B2<=0;B3>=0);MIN(0;B4;B5);MIN(B4;B5)) |
| Maximum de y | =SI(ET(B2<=0;B3>=0);MAX(0;B4;B5);MAX(B4;B5)) |
| Coefficient a | 2 |
| x de départ (p) | 1 |
| x d’arrivée (q) | 3 |
| y de départ | =B1*B2^2 |
| y d’arrivée | =B1*B3^2 |
| Taux de variation (Δy÷Δx) | =(B5-B4)/(B3-B2) |
| Vérification avec a(p+q) | =B1*(B2+B3) |
| Coefficient a | 2 |
| Valeur de x | 3 |
| Valeur de y | =B1*B2^2 |
Le premier tableau traite y = 2x² avec −1 ⩽ x ⩽ 3. Les valeurs de y aux bornes de gauche et de droite sont 2 et 18, et on obtient le minimum 0 et le maximum 18 (les valeurs de y vérifient 0 ⩽ y ⩽ 18). La partie SI(ET(B2<=0;B3>=0); …) teste si l’intervalle contient 0 ; si oui, le 0 du sommet est aussi candidat pour le minimum ou le maximum. Cela fonctionne tel quel quand a est négatif.
Le deuxième tableau traite y = 2x² quand x passe de 1 à 3. La cellule de la définition (Δy÷Δx) et celle de la formule rapide a(p+q) donnent toutes deux 8.
Le troisième tableau remplace x par 3 dans y = 2x², ce qui donne 18.
Calculer avec Google Sheets
| Coefficient a | 2 |
| Borne de gauche p | -1 |
| Borne de droite q | 3 |
| y à la borne de gauche | =B1*B2^2 |
| y à la borne de droite | =B1*B3^2 |
| Minimum de y | =SI(ET(B2<=0;B3>=0);MIN(0;B4;B5);MIN(B4;B5)) |
| Maximum de y | =SI(ET(B2<=0;B3>=0);MAX(0;B4;B5);MAX(B4;B5)) |
| Coefficient a | 2 |
| x de départ (p) | 1 |
| x d’arrivée (q) | 3 |
| y de départ | =B1*B2^2 |
| y d’arrivée | =B1*B3^2 |
| Taux de variation (Δy÷Δx) | =(B5-B4)/(B3-B2) |
| Vérification avec a(p+q) | =B1*(B2+B3) |
| Coefficient a | 2 |
| Valeur de x | 3 |
| Valeur de y | =B1*B2^2 |
Calculer avec Python
from fractions import Fraction
coefficient_a = Fraction(2) # coefficient a (une fraction comme 1/2 s’écrit Fraction(1, 2))
left_end = Fraction(-1) # borne de gauche p (pour le taux de variation, le x de départ)
right_end = Fraction(3) # borne de droite q (pour le taux de variation, le x d’arrivée)
y_left = coefficient_a * left_end ** 2
y_right = coefficient_a * right_end ** 2
# Valeurs de y : deux cas selon que l’intervalle contient 0 (le sommet) ou non
if left_end <= 0 <= right_end:
candidates = [Fraction(0), y_left, y_right]
else:
candidates = [y_left, y_right]
y_min = min(candidates)
y_max = max(candidates)
print(f"Valeurs de y : {y_min} <= y <= {y_max}")
# Taux de variation (quand x passe de p à q)
rate = (y_right - y_left) / (right_end - left_end)
print(f"Taux de variation (définition Δy÷Δx) : {rate}")
print(f"Taux de variation (formule rapide a(p+q)) : {coefficient_a * (left_end + right_end)}")
Écrire la formule en LaTeX et autres langages mathématiques (à copier-coller)
y = ax²
y = ax^{2}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>y</mi>
<mo>=</mo>
<mi>a</mi>
<msup><mi>x</mi><mn>2</mn></msup>
</mrow>
</math>
y = a x^2
a x^2
y := a*x^2;
y = a*x^2;
y = ax^2
0 ⩽ y ⩽ am²
0 \leqslant y \leqslant am^{2}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mn>0</mn>
<mo>⩽</mo>
<mi>y</mi>
<mo>⩽</mo>
<mi>a</mi>
<msup><mi>m</mi><mn>2</mn></msup>
</mrow>
</math>
0 <= y <= a m^2
{MinValue[{a x^2, p <= x <= q}, x], MaxValue[{a x^2, p <= x <= q}, x]}
minimize(a*x^2, x = p .. q); maximize(a*x^2, x = p .. q);
m = max(abs(p), abs(q)); ymin = 0; ymax = a*m^2;
0 ⩽ y ⩽ am^2
Δy/Δx = (aq² − ap²)/(q − p)
\dfrac{\Delta y}{\Delta x} = \dfrac{aq^{2} - ap^{2}}{q - p}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mfrac>
<mrow><mi>Δ</mi><mi>y</mi></mrow>
<mrow><mi>Δ</mi><mi>x</mi></mrow>
</mfrac>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mi>a</mi><msup><mi>q</mi><mn>2</mn></msup>
<mo>−</mo>
<mi>a</mi><msup><mi>p</mi><mn>2</mn></msup>
</mrow>
<mrow><mi>q</mi><mo>−</mo><mi>p</mi></mrow>
</mfrac>
</mrow>
</math>
(Delta y)/(Delta x) = (a q^2 - a p^2)/(q - p)
(a q^2 - a p^2)/(q - p)
rate := (a*q^2 - a*p^2)/(q - p);
rate = (a*q^2 - a*p^2)/(q - p);
Δy/Δx = (aq^2 − ap^2)/(q − p)
Δy/Δx = a(p + q)
\dfrac{\Delta y}{\Delta x} = a(p + q)
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mfrac>
<mrow><mi>Δ</mi><mi>y</mi></mrow>
<mrow><mi>Δ</mi><mi>x</mi></mrow>
</mfrac>
<mo>=</mo>
<mi>a</mi>
<mo>(</mo>
<mi>p</mi>
<mo>+</mo>
<mi>q</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
</math>
(Delta y)/(Delta x) = a(p + q)
a (p + q)
rate := a*(p + q);
rate = a*(p + q);
Δy/Δx = a(p + q)
Faire faire le calcul par ChatGPT
Tu es un assistant de calcul mathématique spécialisé dans les fonctions. Fais le calcul suivant en exécutant réellement du code Python, et appuie ta réponse uniquement sur les nombres obtenus à l’exécution (ne réponds pas de tête ni au jugé). Pour la fonction y = 2x², trouve les deux choses suivantes. 1. L’intervalle des valeurs prises par y quand −1 ⩽ x ⩽ 3 (explique aussi pourquoi il est important de savoir si l’intervalle contient 0) 2. Le taux de variation quand x passe de 1 à 3 (montre les étapes de variation de y ÷ variation de x, et utilise aussi la formule rapide a(p+q)) En Python, utilise le module fractions de la bibliothèque standard pour calculer de façon exacte. Montre les formules utilisées et les nombres obtenus à l’exécution.
Mode d'emploi
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1Saisissez vos nombresTapez les nombres à calculer dans les champs de saisie
-
2CalculezAppuyez sur le bouton « Calculer »
-
3Lisez le résultatLe résultat s’affiche aussitôt. La même page explique aussi le raisonnement et la formule
Les atouts de DataChef
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