Continuité
I Fonctions continues
Définition
Soit une fonction définie sur un intervalle I. Soit dans I.
est continue en si et seulement si .
est continue sur I si et seulement si est continue en tout nombre de I.
Graphiquement, une fonction est continue quand le tracé de sa courbe représentative peut se faire sans lever le crayon.
Exemple
La fonction est continue sur l'intervalle .
La fonction est continue sur l'intervalle .
Mais la fonction n'est pas continue sur l'intervalle car elle est discontinue en 2!

Propriété
Soit une fonction définie sur un intervalle I. Soit dans I.
Si est dérivable en , alors est continue en .
Si est dérivable sur I, alors est continue sur I.
Définition et propriété
Les fonctions polynômes, la fonction valeur absolue, la fonction racine carrée, la fonction exponentielle,
la fonction logarithme népérien, les fonctions cosinus et sinus constituent les fonctions usuelles.
Les fonctions usuelles, ainsi que les fonctions obtenues par opérations ou par composition usant de fonctions usuelles,
sont continues sur les intervalles sur lesquels elles sont définies.
Exemple
La fonction est-elle continue sur ?
est définie sur .
Et est obtenue par opérations ou par composition de fonctions usuelles.
Donc est continue sur .
II Suites composées
Propriété
Si est une fonction continue en , et si , alors la suite composée converge vers .
Exemple
Soit définie pour tout de par .
On considère la suite , définie pour tout naturel par ,
et la suite définie pour tout naturel par .
Déterminer .
On a:
Or la fonction , obtenue par opérations de fonctions usuelles continues, est continue sur , en particulier en 2.
Donc la suite converge,
et on a:
Soit:
Exemple
Soit une suite définie par:
,
et par la relation de récurrence (pour tout naturel ).
On suppose que est convergente, et que .
Montrer que .
Savoir faire
La propriété précédente permet donc de trouver la limite d'une suite définie par récurrence, dès lors qu'on est assuré de son existence.
Ainsi, si , si , et si est continue, alors est solution de l'équation .
III Equations
Théorème des valeurs intermédiaires
Si est une fonction continue sur ,
Si est un nombre compris entre et ,
Alors l'équation admet au moins une solution sur .
Propriété
Par convention, dans un tableau de variation, les flèches indiquent évidemment que la fonction est strictement monotone, mais aussi qu'elle est continue.
Exemple
La fonction vérifie le tableau de variation ci-dessous.
Montrer que l'équation admet au moins une solution sur .

Théorème de la bijection
Si est une fonction continue et strictement monotone sur ,
Si est un nombre compris entre et ,
Alors l'équation admet une unique solution sur .
Exemple
La fonction vérifie le tableau de variation ci-dessous.
Montrer que l'équation admet exactement 2 solutions, la première entre -2 et 2, la seconde entre 2 et 10.

Généralisation
Les théorèmes des valeurs intermédiaires et de la bijection s'étendent naturellement
à des intervalles semi-ouverts ou ouverts, bornés ou non.
Voir l'exemple ci-dessous.
Exemple
La fonction vérifie le tableau de variation ci-dessous.
Montrer que l'équation admet exactement 1 solution sur .

A quoi peut servir le théorème de la bijection ?
On est parfois confronté à des équations difficiles à résoudre algébriquement. Il est alors tentant de lancer un programme qui permettra d'encadrer la solution recherchée. Mais encore faut-il qu'elle existe, et qu'elle soit unique sur l'intervalle d'étude !
Par application du théorème de la bijection, on est assuré que le programme nous donnera un résultat satisfaisant.