Etude de la fonction cosinus.
La fonction cosinus est la fonction définie par :
cos : x cos(x).
Le plan d'étude de la fonction cosinus sera le suivant :
Ayant un cercle orienté avec un repère direct, pour tout réel x, il existe un point M de ce cercle qui est associé à x (voir définition). Or dans tout repère, tout point a une abscisse. Tout réel x a un cosinus.
L'ensemble de définition de la fonction cosinus est donc .
Nous pouvons affirmer que pour tout réel x,
cos(x + 2) = cos(x).
Donc, la fonction cosinus est 2-périodique.
Comme pour la fonction sinus, l'étude peut donc être réalisée sur un intervalle de longueur 2. Nous prendrons [- ; ].
Parité.
Une autre chose que nous savons, est que pour tout réel x,
cos(–x) = –cos(x).
Ainsi, la fonction cosinus est-elle aussi paire. Ce qui permet de réduire l'intervalle d'étude à la partie "positive" de [- ; ]. Cosinus sera donc étudiée sur l'intervalle [0 ; ].
Tracé de la courbe représentative.
Pour tracer la courbe, il nous faut une dizaine de valeurs connues du cosinus. Etablissons donc un tableau de celles-ci.
x |
0 » 0,00 ! |
/6 » 0,52 |
/4 » 0,79 |
/3 » 1,05 |
/2 » 1,57 |
2 /3 » 2,09 |
3 /4 » 2,36 |
5 /6 » 2,62 |
» 3,14 |
cos(x) |
1 |
/2 » 0,87 |
/2 » 0,71 |
0,5 |
0 |
-0,5 |
-/2 » -0,71 |
-/2 » -0,87 |
-1 |
Les cinq premières ainsi que la dernière valeur sont issues du tableau des valeurs remarquables du cosinus. Les trois autres réclament un mot de justification.
Tout cela grâce à la propriété : cos( - x) = -cos(x).
A présent, on peut tracer la courbe de la fonction cosinus sur l'intervalle [- ; ].
Pour tracer sa courbe représentative sur l'intervalle [-7 ; 7], il suffit de reproduire la courbe par des translations horizontales de longueur 2. En effet, la fonction cosinus est 2-périodique. Ce qui donne :
Variations sur l'intervalle [0 ; ].
D'après la courbe, la fonction cosinus semble être décroissante sur l'intervalle [0 ; ]. Expliquons pourquoi il en est ainsi.
Soient x et x' deux réels de cet intervalle tel que x < x'. On appelle M et M' les points du cercle trigonométrique asociés à ces deux réels. Trois cas sont alors possibles :
1er cas : x et x' font partie de | 2nd cas : x fait partie de [0 ; /2] et x' fait partie de [/2 ; ]. La situation est alors la suivante : | 3ème cas : x et x' font partie de [/2 ; ]. Et alors... |
Dans les trois cas, on remarque que l'abscisse du point M est supérieure à celle de M'. Autrement dit, cos(x) > cos(x').
En résumé sur [0 ; ], si x < x' alors sin(x) > sin(x').
La fonction sinus est donc décroissante sur [0 ; ].
Nous disposons de tous les éléments pour dresser le tableau de variation de sin sur [- ; ].
La parité de la fonction cosinus et ses variations sur [0 ; ] nous permettent de dresser son tableau de variation sur [- ; ].
Comme la fonction cosinus est paire, étant décroissante sur [0 ; ], elle est donc croissante sur [- ; 0]. Ce qui nous donne le tableau de variation suivant :