Module

Monotonie d’une fonction

Domaine
Analyse

Monotonie

Définition Croissance et décroissance

Soit \(f\in \mathcal{F}(I,\mathbb{R})\).

On dit que \(f\) est croissante sur \(I\) si \(\forall(x,y)\in I^2,\ x\leq y\Rightarrow f(x)\leq f(y)\).

On dit que \(f\) est décroissante sur \(I\) si \(\forall(x,y)\in I^2,\ x\leq y\Rightarrow f(x)\geq f(y)\).

On dit que \(f\) est strictement croissante sur \(I\) si \(\forall(x,y)\in I^2,\ x<y\Rightarrow f(x)<f(y)\).

On dit que \(f\) est strictement décroissante sur \(I\) si \(\forall(x,y)\in I^2,\ x<y\Rightarrow f(x)>f(y)\).

On dit que \(f\) est monotone sur \(I\) si \(f\) est croissante ou décroissante sur \(I\).

On dit que \(f\) est strictement monotone sur \(I\) si \(f\) est strictement croissante ou strictement décroissante sur \(I\).

Remarques Remarques

Remarque Taux d’accroissement et monotonie

Étudier la monotonie de \(f\) revient à étudier le signe du taux d’accroissement

\[\tau(x,y)=\frac{f(x)-f(y)}{x-y}\]

défini pour tout \(x\in I\), pour tout \(y\in I\), avec \(x\ne y\).

Remarque Lien entre monotonie et dérivée

Soit \(f\) une fonction dérivable sur \(I\).

\(f\) est croissante sur \(I\) si, et seulement si, \(\forall x\in I,\ f'(x)\geq 0\).

\(f\) est décroissante sur \(I\) si, et seulement si, \(\forall x\in I,\ f'(x)\leq 0\).

Si \(\forall x\in I,\ f'(x)>0\) alors \(f\) est strictement croissante sur \(I\).

Si \(\forall x\in I,\ f'(x)<0\) alors \(f\) est strictement décroissante sur \(I\).

Si \(f'\) est positive sur \(I\) et ne s’annule qu’en un nombre fini de points de \(I\), alors \(f\) est strictement croissante sur \(I\).

Si \(f'\) est négative sur \(I\) et ne s’annule qu’en un nombre fini de points de \(I\), alors \(f\) est strictement décroissante sur \(I\).

Propriété Opérations sur les fonctions monotones

Soient \(f\in \mathcal{F}(I,\mathbb{R})\) et \(g\in \mathcal{F}(I,\mathbb{R})\).

\(f\) croissante sur \(I\) \(\Longleftrightarrow\) \(-f\) décroissante sur \(I\).

\(f\) et \(g\) croissantes sur \(I\) \(\Longrightarrow\) \(f+g\) croissante sur \(I\).

\(f\) et \(g\) décroissantes sur \(I\) \(\Longrightarrow\) \(f+g\) décroissante sur \(I\).

Remarques Remarques

Remarque Somme strictement croissante

Si \(f\) est strictement croissante sur \(I\) et si \(g\) est croissante sur \(I\), alors \(f+g\) est strictement croissante sur \(I\).

Remarque Produit de deux fonctions

Il n’y a pas de règles concernant le produit de deux fonctions.

Propriété Monotonie d’une composée

Soient \(f\in\mathcal{F}(I,\mathbb{R})\) et \(g\in\mathcal{F}(J,\mathbb{R})\) tels que l’on ait : \(f(I)\subset J\).

\(g\circ f\) est définie sur \(I\).

Si \(f\) et \(g\) ont la même monotonie, alors \(g\circ f\) est croissante.

Si \(f\) et \(g\) sont de monotonie contraire, alors \(g\circ f\) est décroissante.

Exemple résolu Composée d’une fonction dans elle-même réservé aux comptes

Exemple résolu Monotonie d’une fonction logarithmique réservé aux comptes