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Comment déterminer le domaine de définition d’une fonction

    Comment Déterminer le Domaine de Définition d’une Fonction

    Avant d’étudier une fonction (limites, dérivée, variations…), la toute première étape est de déterminer son domaine de définition, noté $D_f$. C’est l’ensemble de tous les nombres réels $x$ pour lesquels l’expression $f(x)$ a un sens et peut être calculée.

    Stratégie Générale : La Chasse aux Interdits

    Par défaut, on suppose que le domaine de définition est $\mathbb{R}$ tout entier. La méthode consiste ensuite à identifier toutes les « opérations impossibles » dans l’expression de $f(x)$ et à exclure les valeurs de $x$ qui y mèneraient.

    Les trois conditions d’existence principales à vérifier sont :

    • Quotient : Le dénominateur doit être différent de zéro.
    • Racine carrée : L’expression sous la racine doit être supérieure ou égale à zéro.
    • Logarithme népérien : L’expression dans le logarithme doit être strictement positive.

    Exemple 1 : Fonction Rationnelle (Le Quotient)

    Soit la fonction $f(x) = \frac{3x – 1}{x + 4}$.

    La seule opération à risque est la division. On doit donc s’assurer que le dénominateur ne s’annule pas.
    Condition : $x + 4 \neq 0 \iff x \neq -4$.
    Le domaine de définition est donc l’ensemble de tous les réels, sauf -4. $$D_f = \mathbb{R} \setminus \{-4\} \quad \text{ou} \quad D_f = ]-\infty, -4[ \cup ]-4, +\infty[$$

    Exemple 2 : Fonction Racine

    Soit la fonction $g(x) = \sqrt{5 – 2x}$.

    Ici, l’opération à risque est la racine carrée. L’expression sous le radical doit être positive ou nulle.
    Condition : $5 – 2x \ge 0 \iff 5 \ge 2x \iff \frac{5}{2} \ge x$.
    Le domaine de définition est donc l’ensemble de tous les réels inférieurs ou égaux à $5/2$. $$D_g = \left]-\infty, \frac{5}{2}\right]$$

    Exemple 3 : Fonction Logarithme

    Soit la fonction $h(x) = \ln(x^2 – 9)$.

    Pour le logarithme népérien, l’argument doit être strictement positif.
    Condition : $x^2 – 9 > 0$.
    C’est une inéquation du second degré. On étudie le signe du polynôme $x^2-9 = (x-3)(x+3)$. Il est positif « à l’extérieur » de ses racines, qui sont -3 et 3.
    Le domaine de définition est donc : $$D_h = ]-\infty, -3[ \cup ]3, +\infty[$$

    Cas Composé : Cumuler les Conditions

    Soit la fonction $k(x) = \frac{\sqrt{x-1}}{x-5}$.

    Cette fonction cumule deux risques : une racine carrée et un quotient. Les deux conditions doivent être satisfaites simultanément.

    1. Condition 1 (racine) : L’expression sous la racine doit être positive ou nulle.
      $x – 1 \ge 0 \iff x \ge 1$.
      Cela nous donne un premier ensemble de validité : $[1, +\infty[$.
    2. Condition 2 (quotient) : Le dénominateur doit être non nul.
      $x – 5 \neq 0 \iff x \neq 5$.
      Cela nous impose d’exclure la valeur 5.
    3. Synthèse : On prend l’ensemble de la condition 1 ($[1, +\infty[$) et on lui retire la valeur 5.

    Le domaine de définition final est : $$D_k = [1, 5[ \cup ]5, +\infty[$$