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Sciences · Mathématiques

La fonction inverse

La fonction inverse associe à tout réel x non nul le nombre 1/x. Elle n’est pas définie en 0 ; sa courbe est une hyperbole, et elle est décroissante sur ]−∞ ; 0[ et sur ]0 ; +∞[.

Mis à jour le 4 min de lecture

La fonction inverse décrit toutes les grandeurs inversement proportionnelles : le temps d’un trajet en fonction de la vitesse, la part de chacun quand on partage une somme, la pression d’un gaz en fonction du volume à température constante (loi de Boyle-Mariotte ; voir la pression). C’est aussi l’exemple type d’une fonction qui n’est pas définie partout et dont la courbe a des asymptotes.

Tableau de valeurs

x−4−2−1−0,50,250,5124
1/x−0,25−0,5−1−24210,50,25

Plus x est grand, plus 1/x est petit ; plus x est proche de 0, plus 1/x est grand en valeur absolue. Un nombre et son inverse ont le même signe.

Les propriétés

Parité

f(−x) = 1/(−x) = −1/x = −f(x) : la fonction inverse est impaire. Sa courbe est symétrique par rapport à l’origine.

Sens de variation

x−∞0+∞
1/xdécroissante‖décroissante

La fonction inverse est décroissante sur ]−∞ ; 0[ et décroissante sur ]0 ; +∞[.

Dérivée

f′(x) = −1/x², toujours strictement négative sur chaque intervalle : cela confirme la décroissance (voir les dérivées). Une primitive de 1/x sur ]0 ; +∞ est le logarithme népérien ln x (voir le [logarithme).

Limites et asymptotes

Quand x tend vers1/x tend vers
+∞0 (par valeurs positives)
−∞0 (par valeurs négatives)
0 par valeurs positives (0⁺)+∞
0 par valeurs négatives (0⁻)−∞
  • Asymptote horizontale : l’axe des abscisses (y = 0), dont la courbe se rapproche sans jamais le toucher.
  • Asymptote verticale : l’axe des ordonnées (x = 0).

Voir les limites de fonctions.

Comparer des inverses

  • Deux nombres de même signe sont rangés dans l’ordre inverse de leurs inverses : si 0 < a < b, alors 1/a > 1/b. Exemple : 2 < 5 donc 1/2 > 1/5.
  • Pour des nombres de signes contraires, le négatif a un inverse négatif : 1/(−3) < 1/2.

Résoudre des équations et inéquations

Ne multipliez jamais les deux membres par x sans connaître son signe : utilisez plutôt un tableau de signes.

Les fonctions homographiques

Les fonctions de la forme f(x) = (ax + b)/(cx + d) (c ≠ 0, ad − bc ≠ 0) ont pour courbe une hyperbole, obtenue en déplaçant et en étirant celle de 1/x.

L’inverse dans la vie courante

SituationRelation
Trajet de 120 kmTemps t = 120/v
600 € partagés entre n personnesPart p = 600/n
Gaz parfait à température constantePression P = k/V
Intensité lumineuse reçueVarie comme l’inverse du carré de la distance (fonction 1/x²)

Erreurs fréquentes

  • Calculer l’image de 0.
  • Confondre inverse et opposé : l’inverse de 4 est 1/4, son opposé est −4.
  • Dire qu’elle est décroissante sur ℝ∗ tout entier.
  • Oublier de changer l’ordre en passant aux inverses.

Questions fréquentes

Pourquoi la fonction inverse n’est-elle pas définie en 0 ?

Parce que 1/0 n’a pas de sens : aucun nombre multiplié par 0 ne donne 1.

La fonction inverse est-elle décroissante ?

Oui sur chacun des intervalles ]−∞ ; 0[ et ]0 ; +∞[, mais pas sur leur réunion.

Quelle est la dérivée de 1/x ?

−1/x². Elle est toujours négative, ce qui traduit la décroissance sur chaque intervalle.

Quelle est la différence entre fonction inverse et fonction réciproque ?

La fonction inverse est x ↦ 1/x. La réciproque d’une fonction f est la fonction qui « défait » f (par exemple ln est la réciproque de exp). La fonction inverse est d’ailleurs sa propre réciproque.

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