Aller au contenu

Mathématiques · Première technologiqueÉpreuve anticipée de mathématiques

Variations et extremums : cours de Première technologique

Publié le 11 novembre 2026 · Mis à jour le 11 novembre 2026 · Signaler une erreur

L'essentiel

  • Le signe de f′f' sur un intervalle donne le sens de variation de ff : f′>0f'>0 → croissante, f′<0f'<0 → décroissante, f′=0f'=0 partout → constante.2
  • Un extremum local est un maximum ou un minimum atteint autour d'un point ; en un point intérieur où ff est dérivable, il impose f′(a)=0f'(a)=0.3
  • La réciproque est fausse : f′(a)=0f'(a)=0 ne suffit pas. Il faut que f′f' change de signe en aa.3
  • Méthode : dériver, étudier le signe de f′f', dresser le tableau de variations, lire les extremums et calculer leurs valeurs avec ff.
  • Le programme de la classe porte sur les variations et les extremums des polynômes jusqu'au degré 3.1

Pourquoi étudier les variations d'une fonction ?

Un fabricant veut connaître le nombre d'objets à produire pour que son bénéfice soit le plus grand possible. Un ingénieur cherche la forme d'une pièce qui résiste le mieux. Un élève veut savoir à quel moment une température cesse de monter pour commencer à baisser. Dans chaque cas, la question est la même : où la fonction monte-t-elle, où descend-elle, et où atteint-elle sa valeur la plus haute ou la plus basse ?

Ce cours répond à cette question avec un outil que tu connais déjà : la dérivée. Tu as vu le taux de variation, le nombre dérivé, la tangente à une courbe et la fonction dérivée. Ici, tu vas t'en servir pour dresser un tableau de variations et repérer les extremums.

Le programme de ta classe fixe deux objectifs : lire sur un graphique le signe d'une fonction ou son tableau de variations, puis étudier par le calcul les variations et les extremums d'un polynôme qui ne dépasse pas le degré 3.1 Autrement dit, tu dois savoir interpréter une courbe, mais aussi mener une étude complète avec la dérivée.

Fonction croissante, décroissante, constante

Sur un graphique, une fonction croissante se lit de gauche à droite : la courbe monte. Une fonction décroissante : la courbe descend. Une fonction constante : la courbe est un segment horizontal. Cette lecture visuelle est utile, mais elle reste approximative. Le calcul avec la dérivée donne une réponse exacte.

Étudier le signe de la dérivée d'un polynôme

Pour appliquer la propriété précédente, il faut calculer f′f' puis déterminer son signe. Rappelons les dérivées usuelles que tu connais :

  • la dérivée d'une constante est 00 ;
  • la dérivée de ax+bax+b est aa ;
  • la dérivée de x2x^2 est 2x2x ;
  • la dérivée de x3x^3 est 3x23x^2.

Et on dérive une somme terme à terme, en gardant les coefficients multiplicateurs.

Le tableau de variations

Tableau de variations de f(x) = x³ − 3x + 1
Intervallex < −1−1 < x < 1x > 1
Signe de f'(x)+−+
Variations de fcroissantedécroissantecroissante
Valeur remarquablef(−1) = 3 (maximum local)—f(1) = −1 (minimum local)
Tableau de variations de f(x) = x³ − 3x + 1 · Le signe de f' détermine les flèches ; les valeurs sont calculées avec f.

Pour ne rien oublier, rédige toujours dans cet ordre : dérivée, signe de la dérivée, tableau, conclusion avec les valeurs calculées par ff (jamais par f′f').

Les extremums : maximum et minimum

Courbe de f(x) = x³ − 3x : sommet et creuxCourbe en S passant par un sommet local au point (−1 ; 2) puis un creux local au point (1 ; −2).-3-2-1123-4-3-2-112340𝒞f(−1 ; 2)(1 ; −2)
Courbe de f(x) = x³ − 3x : sommet et creux · En ces deux points, la tangente est horizontale et la dérivée change de signe.

Dérivée nulle et extremum : la condition et sa réciproque

Cette propriété sert à trouver les candidats : pour chercher les extremums, on commence par résoudre f′(x)=0f'(x)=0. Mais attention, elle ne dit pas que tout zéro de la dérivée donne un extremum.

Méthode complète pour une fonction polynôme

Étudier les variations et les extremumsCinq étapes successives allant du calcul de la dérivée à la conclusion.1DériverCalculer f'(x) terme à terme.2Signe de f'Racines, puis signe sur chaque intervalle.3TableauReporter le signe et les flèches.4ValeursCalculer f aux changements de signe.5ConclureNature, position et valeur des extremums.
  1. DériverCalculer f'(x) terme à terme.
  2. Signe de f'Racines, puis signe sur chaque intervalle.
  3. TableauReporter le signe et les flèches.
  4. ValeursCalculer f aux changements de signe.
  5. ConclureNature, position et valeur des extremums.
Étudier les variations et les extremums · Cette démarche s'applique aux polynômes de degré au plus 3.

Lire un tableau de variations et une courbe

Le programme prévoit aussi que tu saches lire sur une courbe le signe d'une fonction et en déduire son tableau de variations.1 Voici comment procéder à partir d'une courbe.

  • Variations : repère les endroits où la courbe passe d'une montée à une descente (sommet) ou d'une descente à une montée (creux). Entre deux de ces points, le sens de variation est constant.
  • Extremums : lis l'ordonnée du sommet ou du creux, pas son abscisse. L'abscisse dit où l'extremum est atteint ; l'ordonnée donne sa valeur.
  • Signe de ff : f(x)>0f(x)>0 là où la courbe est au-dessus de l'axe des abscisses, f(x)<0f(x)<0 là où elle est en dessous.

Applications : optimiser une situation

Beaucoup de problèmes concrets se ramènent à chercher un maximum ou un minimum : un bénéfice maximal, un coût minimal, une aire maximale. On modélise par une fonction polynôme, puis on applique la méthode.

Exercices corrigés

Exercice 1 Minimum d'une parabole

★☆☆Environ 8 min

Soit ff la fonction définie sur R\mathbb{R} par f(x)=x2−4x+1f(x)=x^2-4x+1.

  1. Calcule f′(x)f'(x).
  2. Étudie le signe de f′f' et dresse le tableau de variations de ff.
  3. Donne l'extremum de ff : sa nature et sa valeur.
Indice 1

La dérivée de x2x^2 est 2x2x et celle de −4x-4x est −4-4.

Indice 2

Résous f′(x)=0f'(x)=0, puis calcule ff en cette valeur.

Voir la correction pas à pas
  1. On dérive terme à terme : f′(x)=2x−4f'(x)=2x-4.

  2. On résout 2x−4=02x-4=0 : x=2x=2. Comme le coefficient 22 est positif, f′(x)<0f'(x)<0 pour x<2x<2 et f′(x)>0f'(x)>0 pour x>2x>2.

  3. Tableau : ff est décroissante sur ]−∞ ; 2]]-\infty\,;\,2] puis croissante sur [2 ; +∞[[2\,;\,+\infty[.

  4. On calcule f(2)=22−4×2+1=4−8+1=−3f(2)=2^2-4\times 2+1=4-8+1=-3.

  5. La dérivée passe de −- à ++ : ff admet un minimum égal à −3-3, atteint pour x=2x=2.

Le minimum de ff est −3-3, atteint pour x=2x=2. Attention à ne pas répondre « 22 » : c'est l'abscisse, pas la valeur de l'extremum.

Exercice 2 Extremums d'un polynôme de degré 3

★★☆Environ 15 min

Soit ff la fonction définie sur R\mathbb{R} par f(x)=x3−12x+5f(x)=x^3-12x+5.

  1. Calcule f′(x)f'(x) et factorise-la.
  2. Dresse le tableau de variations de ff.
  3. Détermine la valeur du maximum local de ff.
Indice 1

Factorise 3x2−123x^2-12 en 3(x2−4)3(x^2-4) puis reconnais une identité remarquable.

Indice 2

Le maximum local se situe là où f′f' passe de ++ à −-.

Voir la correction pas à pas
  1. On dérive : f′(x)=3x2−12=3(x2−4)=3(x−2)(x+2)f'(x)=3x^2-12=3(x^2-4)=3(x-2)(x+2).

  2. Les racines sont −2-2 et 22. Le coefficient de x2x^2 est 3>03>0 : f′>0f'>0 pour x<−2x<-2, f′<0f'<0 entre −2-2 et 22, f′>0f'>0 pour x>2x>2.

  3. Tableau : ff croissante sur ]−∞ ; −2]]-\infty\,;\,-2], décroissante sur [−2 ; 2][-2\,;\,2], croissante sur [2 ; +∞[[2\,;\,+\infty[.

  4. On calcule f(−2)=(−2)3−12×(−2)+5=−8+24+5=21f(-2)=(-2)^3-12\times(-2)+5=-8+24+5=21 et f(2)=8−24+5=−11f(2)=8-24+5=-11.

  5. En −2-2, f′f' passe de ++ à −- : maximum local égal à 2121. En 22, f′f' passe de −- à ++ : minimum local égal à −11-11.

Le maximum local de ff vaut 2121 (en x=−2x=-2) et le minimum local vaut −11-11 (en x=2x=2). Ce sont des extremums locaux : ff n'a ni maximum ni minimum sur R\mathbb{R} entier.

Exercice 3 Optimiser un bénéfice

★★★Environ 15 min

Un artisan fabrique xx objets par jour, avec 0≤x≤600\leq x\leq 60. Son bénéfice journalier, en euros, est modélisé par B(x)=−x2+60x−200B(x)=-x^2+60x-200.

  1. Calcule B′(x)B'(x) et étudie son signe sur [0 ; 60][0\,;\,60].
  2. Dresse le tableau de variations de BB.
  3. Pour quel nombre d'objets le bénéfice est-il maximal, et quel est ce bénéfice maximal en euros ?
Indice 1

B′(x)=−2x+60B'(x)=-2x+60 : cherche pour quelle valeur de xx elle s'annule.

Indice 2

Calcule BB en cette valeur et compare avec B(0)B(0) et B(60)B(60).

Voir la correction pas à pas
  1. On dérive : B′(x)=−2x+60B'(x)=-2x+60.

  2. −2x+60=0-2x+60=0 donne x=30x=30. Le coefficient −2-2 est négatif : B′(x)>0B'(x)>0 pour x<30x<30 et B′(x)<0B'(x)<0 pour x>30x>30.

  3. Tableau : BB croissante sur [0 ; 30][0\,;\,30] puis décroissante sur [30 ; 60][30\,;\,60].

  4. On calcule B(30)=−302+60×30−200=−900+1800−200=700B(30)=-30^2+60\times 30-200=-900+1800-200=700.

  5. Contrôle aux bornes : B(0)=−200B(0)=-200 et B(60)=−3600+3600−200=−200B(60)=-3600+3600-200=-200, donc plus petits que 700700.

  6. Conclusion : le maximum de BB sur [0 ; 60][0\,;\,60] est atteint pour x=30x=30.

L'artisan réalise un bénéfice maximal de 700700 euros en fabriquant 3030 objets par jour. Aux deux bornes de l'intervalle, il perd 200200 euros.

Quiz

8 questions · correction immédiate · ton score reste sur ton appareil.

  1. Soit ff dérivable sur un intervalle II avec f′(x)<0f'(x)<0 pour tout xx de II. Que peut-on dire de ff sur II ?

  2. f′(a)=0f'(a)=0 suffit à garantir que ff admet un extremum en aa.

  3. Soit f(x)=x2−6x+2f(x)=x^2-6x+2 sur R\mathbb{R}. Quelle est la valeur de son minimum ?

  4. La dérivée f′f' s'annule en aa en passant du signe ++ au signe −-. Que se passe-t-il en aa pour ff ?

  5. Soit f(x)=x3−3xf(x)=x^3-3x. Quelles affirmations sont vraies ?

    Plusieurs réponses possibles.

  6. Soit f(x)=−x2+4xf(x)=-x^2+4x sur R\mathbb{R}. Quelle est la valeur de son maximum ?

  7. Dans un tableau de variations, la ligne de ff indique une flèche montante, puis le nombre 55, puis une flèche descendante. Que représente 55 ?

  8. Soit h(x)=x3+xh(x)=x^3+x. Que peut-on affirmer ?

Les questions qu'on se pose

Quelle est la différence entre un extremum local et un extremum sur tout l'intervalle ?

Un extremum local est la plus grande (ou plus petite) valeur de ff seulement dans un petit voisinage du point. Un extremum sur un intervalle est la plus grande (ou plus petite) valeur sur tout l'intervalle. Un polynôme de degré 3 sur R\mathbb{R} a souvent des extremums locaux mais pas d'extremum sur R\mathbb{R} entier. Sur un intervalle fermé comme [0 ; 60][0\,;\,60], compare les extremums locaux avec les valeurs aux bornes.

Pourquoi faut-il vérifier le changement de signe de la dérivée ?

Parce que f′(a)=0f'(a)=0 est seulement une condition nécessaire à un extremum local intérieur.3 La courbe peut avoir une tangente horizontale sans changer de sens, comme x3x^3 en 00. Le changement de signe de f′f' prouve que la courbe passe de la montée à la descente (ou l'inverse), donc qu'il y a bien un sommet ou un creux.3

Comment savoir si un extremum est un maximum ou un minimum ?

Regarde le signe de f′f' autour de la valeur où elle s'annule. De ++ vers −- : la courbe monte puis descend, c'est un maximum local. De −- vers ++ : elle descend puis monte, c'est un minimum local. Tu peux aussi lire les flèches du tableau de variations.

Que doit-on écrire pour avoir tous les points à l'évaluation ?

Écris les étapes dans l'ordre : domaine, calcul de f′f', signe de f′f' justifié (racines et règle ou nombre test), tableau de variations, valeurs de ff aux changements de signe, puis une phrase de conclusion avec la nature, la position et la valeur de chaque extremum. Pense aux unités quand l'énoncé décrit une situation concrète. Le barème précis dépend de l'épreuve.

À quoi sert l'étude des variations dans la vie réelle ?

Elle permet d'optimiser : trouver un bénéfice maximal, un coût minimal, une aire maximale ou le moment d'une température record. On modélise la situation par une fonction, on dérive, on cherche le changement de signe de la dérivée, puis on traduit le résultat dans le contexte.

Sources

Programme visé : Programme d'enseignement de mathématiques de la classe de première de la voie technologique · Ministère de l'Éducation nationale et de la Jeunesse

  1. Programme d'enseignement de mathématiques de la classe de première de la voie technologique, Ministère de l'Éducation nationale et de la Jeunesse. Consulté le 11 novembre 2026.
  2. Ressources mathématiques STI2D - Programme et dérivation, Éduscol STI. Consulté le 11 novembre 2026.
  3. Extremum, Wikipédia. Consulté le 11 novembre 2026.
  4. Calcul des variations, Wikipédia. Consulté le 11 novembre 2026.

Les numéros dans le texte renvoient à ces sources. Une source qui ne dit pas ce qu'on lui fait dire ? Signale-le.

Signaler une erreur sur cette page

Je suis en…

Primaire

  • CP Bientôt
  • CE1 Bientôt
  • CE2
  • CM1
  • CM2 Bientôt

Collège

Lycée

Supérieur

  • BTS Bientôt
  • BUT Bientôt
  • Licence Bientôt
  • Prépas Bientôt

Sur cette page