Quelles sont les conditions d'existence pour déterminer l'ensemble de définition d'une fonction ?
Remarque
Pour tout quotient B(x)A(x), on impose B(x)=0. Pour toute racine A(x), on impose A(x)≥0.
Point de départ · 2
Soit une fonction f définie sur l'intervalle I=[−1;3]. Peut-on étudier la parité de f en comparant f(x) et f(−x) pour tout réel x∈I ?
Remarque
Pour x=3∈I, son opposé −3 n'appartient pas à I. L'image f(−3) n'existe pas : on ne peut donc pas comparer f(−3) et f(3).
Définition · 3
Définition : Parité d'une fonction
∀x∈Df,−x∈Df(le domaine Df est symeˊtrique par rapport aˋ0)
f est paire si ∀x∈Df,f(−x)=f(x)
La courbe représentative Cf d'une fonction paire admet l'axe des ordonnées (O,j) comme axe de symétrie.
f est impaire si ∀x∈Df,f(−x)=−f(x)
La courbe représentative Cf d'une fonction impaire admet l'origine du repère O comme centre de symétrie.
Exemple travaillé · 4
Étudier la parité de la fonction f définie sur R par f(x)=∣x∣+4x3−x.
1
On détermine le domaine de définition : pour tout x∈R, ∣x∣≥0, donc ∣x∣+4≥4>0. Le dénominateur ne s'annule jamais, d'où Df=R.
2
L'ensemble R est symétrique par rapport à 0 : pour tout x∈R, −x∈R.
3
f(−x)=∣−x∣+4(−x)3−(−x)=∣x∣+4−x3+x
4
f(−x)=∣x∣+4−(x3−x)=−∣x∣+4x3−x=−f(x)
5
Pour tout x∈R, f(−x)=−f(x) : la fonction f est impaire.
Exemple travaillé · 5
Déterminer l'ensemble de définition et étudier la parité de la fonction g définie par g(x)=x2−∣x∣.
1
Condition d'existence : x2−∣x∣≥0. Comme x2=∣x∣2, cela s'écrit ∣x∣2−∣x∣≥0, soit ∣x∣(∣x∣−1)≥0.
2
Le produit est positif ou nul si ∣x∣=0 ou ∣x∣≥1, ce qui donne Dg=]−∞;−1]∪{0}∪[1;+∞[.
3
Pour tout x∈Dg, on a ∣−x∣=∣x∣, donc −x∈Dg : le domaine est symétrique par rapport à 0.
4
g(−x)=(−x)2−∣−x∣=x2−∣x∣=g(x)
5
Pour tout x∈Dg, g(−x)=g(x) : la fonction g est paire.
Piège classique · 6
Soit la fonction h définie par h(x)=x+2x2 sur l'ensemble Dh=]−2;+∞[. Quelle est la parité de h ?
Attention
Calculer immédiatement h(−x) ou affirmer que la fonction est paire parce que le numérateur contient un carré x2.
À la place : Le domaine Dh=]−2;+∞[ n'est pas symétrique par rapport à 0 : par exemple, 3∈Dh mais −3∈/Dh. La fonction n'est ni paire ni impaire, sans aucun calcul algébrique.
Vérification · 7
On considère la fonction k définie par k(x)=x2−3−2x. Que peut-on conclure sur la parité de k ?
Remarque
Le domaine Dk=]−∞;−7[∪]−7;−3]∪[3;7[∪]7;+∞[ est symétrique par rapport à 0, et k(−x)=(−x)2−3−2−x=−x2−3−2x=−k(x). La fonction est impaire.
Point de départ · 8
Si f et g sont deux fonctions impaires définies sur R, à ton avis, que vaut (f×g)(−x) en fonction de (f×g)(x) ?
Remarque
Pour tout x∈R, on a f(−x)=−f(x) et g(−x)=−g(x). Leur produit donne (−f(x))×(−g(x))=f(x)g(x). Les deux signes moins s'annulent : le produit est une fonction paire !
Définition · 9
Propriété : Algèbre de la parité
Soient f et g deux fonctions deˊfinies sur un ensemble D symeˊtrique par rapport aˋ0, et α,β∈R.
Si f et g sont paires, alors αf+βg et fg sont paires.
Si f et g sont impaires, alors αf+βg est impaire, mais fg est paire.
Si f est paire et g est impaire, alors fg est impaire.
Exemple travaillé · 10
Soient f et g deux fonctions impaires définies sur un ensemble D symétrique par rapport à 0. Démontrer la parité de la fonction somme S=f+g et de la fonction produit P=fg.
1
Pour tout x∈D, comme D est symétrique par rapport à 0, on a −x∈D.
2
Puisque f et g sont impaires, on a f(−x)=−f(x) et g(−x)=−g(x).
3
S(−x)=f(−x)+g(−x)=−f(x)−g(x)=−(f(x)+g(x))=−S(x)
4
La fonction somme S=f+g est donc impaire.
5
P(−x)=f(−x)⋅g(−x)=(−f(x))⋅(−g(x))=f(x)⋅g(x)=P(x)
6
La fonction produit P=fg est donc paire.
Exemple travaillé · 11
Soit f une fonction définie sur R vérifiant pour tout x∈R : 3f(x)+f(−x)=4x3+2x. Déterminer l'expression explicite de f(x).
1
L'égalité étant vraie pour tout réel x, on remplace x par −x dans l'équation : 3f(−x)+f(x)=4(−x)3+2(−x)=−4x3−2x.
2
De l'équation initiale, on isole f(−x) : f(−x)=4x3+2x−3f(x).
3
3(4x3+2x−3f(x))+f(x)=−4x3−2x
4
12x3+6x−9f(x)+f(x)=−4x3−2x⟹−8f(x)=−16x3−8x
5
En divisant par −8, on obtient pour tout réel x : f(x)=2x3+x.
Piège classique · 12
Soit f et g deux fonctions impaires définies sur R. Quelle est la parité de la fonction produit h=f×g ?
Attention
Penser que le produit de deux fonctions impaires est impair par analogie avec le vocabulaire ordinaire.
À la place : Le produit de deux fonctions impaires est toujours une fonction paire, car (−f(x))×(−g(x))=f(x)g(x).
Vérification · 13
Soit f une fonction impaire définie sur R. Que vaut obligatoirement f(0) ?
Remarque
Par définition de l'imparité, f(−0)=−f(0)⟺f(0)=−f(0)⟺2f(0)=0⟺f(0)=0. Toute fonction impaire définie en 0 s'annule obligatoirement en 0.
Point de départ · 14
Si deux fonctions u et v sont strictement décroissantes sur un même intervalle I, que peut-on prévoir pour le sens de variation de leur somme u+v sur I ?
Remarque
Si a<b, alors u(a)>u(b) et v(a)>v(b). En additionnant membre à membre ces deux inégalités de même sens, on obtient (u+v)(a)>(u+v)(b). La somme u+v est donc strictement décroissante sur I.
Définition · 15
Théorème : Variations et opérations sur les fonctions
Soient u et v deux fonctions deˊfinies sur un intervalle I, et λ∈R∗.
Si u et v ont le meˆme sens de variation sur I, alors u+v a ce meˆme sens de variation sur I.
Si λ>0,λu a le meˆme sens de variation que u. Si λ<0,λu a un sens de variation contraire aˋ celui de u.
Si u est strictement positive sur I:
u a le meˆme sens de variation que u, et u1 a un sens de variation contraire aˋ celui de u.
Exemple travaillé · 16
Déterminer le sens de variation de la fonction f définie sur ]0;+∞[ par f(x)=−2x+1+x3.
1
On décompose f en somme de deux fonctions de référence : f=u+v avec u(x)=−2x+1 et v(x)=x3.
2
La fonction affine u:x↦−2x+1 a pour coefficient directeur −2<0, elle est donc strictement décroissante sur ]0;+∞[.
3
La fonction v:x↦3×x1 est le produit de la fonction inverse (strictement décroissante sur ]0;+∞[) par le réel 3>0. Elle est donc strictement décroissante sur ]0;+∞[.
4
Comme somme de deux fonctions strictement décroissantes sur ]0;+∞[, la fonction f est strictement décroissante sur ]0;+∞[.
Exemple travaillé · 17
Étudier le sens de variation de la fonction g définie sur ]1;+∞[ par g(x)=x2+12x en étudiant le signe de g(a)−g(b) pour 1≤a<b.
1
Soient a et b deux réels tels que 1≤a<b. On exprime la différence g(a)−g(b) :
On étudie le signe de chaque facteur : comme a<b, on a b−a>0. Comme a≥1 et b>1, on a ab>1, donc ab−1>0. Le dénominateur (a2+1)(b2+1) est strictement positif.
5
Le quotient est strictement positif : g(a)−g(b)>0⟹g(a)>g(b). La fonction g est donc strictement décroissante sur [1;+∞[.
Piège classique · 18
Soient u(x)=x et v(x)=x définies sur l'intervalle I=]−∞;0]. Les deux fonctions u et v sont strictement croissantes sur I. Quel est le sens de variation de leur produit p(x)=(u×v)(x)=x2 sur I ?
Attention
Conclure que le produit de deux fonctions croissantes est toujours croissant.
À la place : Sur ]−∞;0], u(x)≤0 et v(x)≤0. La fonction produit p(x)=x2 est strictement décroissante sur ]−∞;0]. Le produit de deux fonctions croissantes n'est croissant que si les deux fonctions sont à valeurs positives.
Vérification · 19
Soit la fonction h définie sur ]−∞;2] par h(x)=−x2+4x+5. Sachant que le trinôme u(x)=−x2+4x+5 est positif et strictement croissant sur ]−∞;2], que peut-on dire du sens de variation de h sur cet intervalle ?
Remarque
Comme la fonction racine carrée est strictement croissante sur R+, la composée h=u conserve le sens de variation de u. h est donc strictement croissante sur ]−∞;2].
Point de départ · 20
Pour tout réel x, on a x2≥0, d'où x2+4≥4. Que peut-on en déduire pour les valeurs prises par la fonction f(x)=x2+44 sur R ?
Remarque
Puisque x2+4≥4>0, le passage à l'inverse donne 0<x2+41≤41. En multipliant par 4, on obtient 0<f(x)≤1. La fonction reste confinée dans l'intervalle ]0;1].
Pour tout x≥0, on a x+1≥1⟹x+1≥1, et x≥0. Par addition, x+1+x≥1.
4
En passant à l'inverse de termes strictement positifs, on obtient :
5
0<x+1+x1≤1
6
Pour tout x∈[0;+∞[, 0<h(x)≤1. La fonction h est donc bornée sur [0;+∞[.
Piège classique · 25
Pour prouver que 1+x+x2x2≤34 sur R, un élève multiplie directement chaque membre de l'inégalité par le dénominateur (1+x+x2). Quelle justification obligatoire a-t-il omise ?
Attention
Multiplier une inéquation par une expression littérale sans prouver au préalable qu'elle garde un signe strictement positif.
À la place : On ne peut conserver le sens d'une inégalité lors d'une multiplication que si le facteur est strictement positif. Ici, le discriminant de x2+x+1 est Δ=−3<0 et son coefficient dominant est 1>0, donc 1+x+x2>0 sur R.
Vérification · 26
Soit la fonction f définie sur l'intervalle [−1;3] par f(x)=−(x+1)2+2. Quel encadrement de f(x) obtient-on sur [−1;3] ?
Remarque
Pour x∈[−1;3], on a −1≤x≤3⟹0≤x+1≤4⟹0≤(x+1)2≤16. En multipliant par −1, on inverse l'ordre : −16≤−(x+1)2≤0. En ajoutant 2, on conclut que −14≤f(x)≤2.
Point de départ · 27
Soit la fonction f définie sur R par f(x)=x2+1x2. Pour tout x∈R, on a f(x)<1. Le nombre 1 est-il le maximum de f sur R ?
Remarque
Non ! Pour tout réel x, on a x2<x2+1, donc f(x)<1. Le réel 1 est bien un majorant de f, mais il n'existe aucun réel x0 tel que f(x0)=1. Le nombre 1 n'est donc pas un maximum.
Définition · 28
Définition : Extremums d'une fonction (Maximum et Minimum)
Soit f une fonction deˊfinie sur un ensemble D et x0∈D.
f admet un maximum en x0 sur D⟺∀x∈D,f(x)≤f(x0)
Le réel M=f(x0) est la valeur de ce maximum sur D.
f admet un minimum en x0 sur D⟺∀x∈D,f(x)≥f(x0)
Le réel m=f(x0) est la valeur de ce minimum sur D.
Exemple travaillé · 29
Montrer que la fonction f définie sur R par f(x)=2x2+10x−5 admet un minimum en x0=−25 sur R.
Pour tout réel x, un carré est positif ou nul : 2(x+25)2≥0, donc f(x)≥f(−25).
7
La valeur −235 est atteinte pour x0=−25∈R : c'est donc le minimum de f sur R.
Exemple travaillé · 30
Soit la fonction f définie sur R par f(x)=x2−4x+5−4x2+16x−17. Déterminer le maximum de f sur R et la valeur de x où il est atteint.
1
On fait apparaître le dénominateur au numérateur pour décomposer la fraction :
2
−4x2+16x−17=−4(x2−4x+5)+20−17=−4(x2−4x+5)+3
3
f(x)=x2−4x+5−4(x2−4x+5)+3=−4+x2−4x+53
4
On écrit le dénominateur sous forme canonique : x2−4x+5=(x−2)2+1.
5
Pour tout réel x, (x−2)2≥0⟹(x−2)2+1≥1. Par passage à l'inverse :
6
0<(x−2)2+11≤1⟹−4+(x−2)2+13≤−4+3(1)=−1
7
On a donc f(x)≤−1 pour tout réel x. De plus, f(2)=−4+13=−1. Le maximum de f sur R est donc −1, atteint en x=2.
Piège classique · 31
Soit la fonction f définie sur ]0;+∞[ par f(x)=x2+11. Un élève observe que pour tout x>0, 0<f(x)<1. Il conclut que « le maximum de f est 1 et son minimum est 0 sur ]0;+∞[ ». Que penser de cette conclusion ?
Attention
Confondre un majorant ou un minorant strict avec un extremum sans vérifier si la valeur est effectivement atteinte dans le domaine.
À la place : Sur ]0;+∞[, l'équation f(x)=1 exigerait x=0∈/]0;+∞[, et l'équation f(x)=0 n'a aucune solution. Les nombres 0 et 1 sont des bornes (minorant et majorant), mais la fonction n'admet ni minimum ni maximum sur ]0;+∞[.
Vérification · 32
Soit la fonction g définie sur R par g(x)=−(x−3)2+4. Complète pour indiquer la valeur du maximum de g sur R et l'abscisse où il est atteint.
Remarque
Pour tout réel x, −(x−3)2≤0, donc g(x)≤4. De plus, g(3)=4. Le maximum de g sur R est donc 4, et il est atteint en x=3.
Point de départ · 33
Quelle est la différence géométrique entre la courbe de g(x)=f(x−2) et celle de h(x)=f(x)−2 par rapport à la courbe Cf ?
Remarque
Une constante soustraite à l'intérieur de la variable (x−2) décale la courbe horizontalement de 2 unités vers la droite (2i). Une constante soustraite à l'extérieur (f(x)−2) décale la courbe verticalement de 2 unités vers le bas (−2j).
Définition · 34
Propriété : Transformations géométriques de courbes
Soit f une fonction définie sur un ensemble D et Cf sa courbe représentative dans un repère orthogonal (O,i,j).
La courbe de x↦f(x−a)+b est l’image de Cf par la translation de vecteur u=ai+bj.
La courbe de x↦−f(x) est l’image de Cf par la symeˊtrie orthogonale d’axe (O,i).
Pour g(x)=∣f(x)∣:Cg coı¨ncide avec Cf si f(x)≥0, et est symeˊtrique par rapport aˋ(O,i) si f(x)≤0.
Pour h(x)=f(∣x∣):h est paire. Ch coı¨ncide avec Cf sur D∩R+, puis est compleˊteˊe par symeˊtrie d’axe (O,j).
Exemple travaillé · 35
Soit f(x)=x2 la parabole de référence. Déterminer la transformation géométrique permettant d'obtenir la courbe Cg de la fonction g(x)=(x−3)2−2, puis tracer Cg.
1
On identifie la forme g(x)=f(x−a)+b avec a=3 et b=−2.
2
D'après la propriété des transformations, la courbe Cg est l'image de Cf par la translation de vecteur u=3i−2j.
3
Le sommet O(0,0) de Cf est transformé en le sommet S(3,−2) de Cg.
Exemple travaillé · 36
Soit f la fonction définie sur R par f(x)=2x2−4x. Expliquer comment construire la courbe Cg de la fonction g(x)=2x2−4∣x∣ à partir de la courbe Cf.
1
Comme x2=∣x∣2, on a g(x)=2∣x∣2−4∣x∣=f(∣x∣) pour tout réel x.
2
Pour tout x∈R, g(−x)=f(∣−x∣)=f(∣x∣)=g(x) : la fonction g est paire, sa courbe Cg est symétrique par rapport à l'axe des ordonnées (O,j).
3
Pour tout x≥0, ∣x∣=x, donc g(x)=f(x). Sur [0;+∞[, la courbe Cg coïncide exactement avec Cf.
4
Pour x<0, on complète le tracé de Cg par symétrie axiale d'axe (O,j) de la partie tracée sur [0;+∞[.
Piège classique · 37
Soit f une fonction dont la courbe Cf passe par le point A(−2,−3) et par le point B(2,5). Quelles sont les ordonnées des points d'abscisse −2 sur les courbes de g(x)=∣f(x)∣ et de h(x)=f(∣x∣) ?
Attention
Appliquer la même transformation géométrique à ∣f(x)∣ et à f(∣x∣) en pensant que la valeur absolue rend simplement toutes les ordonnées positives.
À la place : Pour g(x)=∣f(x)∣, l'ordonnée en −2 est ∣f(−2)∣=∣−3∣=3 (rabattement au-dessus de l'axe (Ox)). Pour h(x)=f(∣x∣), l'ordonnée en −2 est f(∣−2∣)=f(2)=5 (symétrie par rapport à l'axe (Oy)).
Piège classique · 38
Par quelle translation passe-t-on de la courbe de f(x)=x à la courbe de g(x)=x+4 ?
Attention
Penser que x+4 correspond à une translation vers la droite (vecteur +4i) en se fiant au signe positif.
À la place : On écrit g(x)=f(x−(−4)). D'après la règle f(x−a), le paramètre vaut a=−4. La translation est de vecteur −4i, ce qui décale la courbe de 4 unités vers la gauche.
Vérification · 39
Soit la fonction h définie sur R par h(x)=−(x−1)2+3. Quelles transformations successives permettent d'obtenir sa courbe à partir de la parabole de référence y=x2 ?
Remarque
On effectue d'abord la translation horizontale x↦(x−1)2 de vecteur i, puis la symétrie axiale par rapport à l'axe des abscisses (O,i) pour obtenir −(x−1)2, et enfin la translation verticale de vecteur 3j pour aboutir à −(x−1)2+3.
Point de départ · 40
Que vaut la partie entière du nombre négatif −1,2 : est-ce −1 ou −2 ?
Remarque
Par définition, la partie entière d'un réel x est le plus grand entier relatif inférieur ou égal à x. Comme −2≤−1,2<−1, le plus grand entier inférieur ou égal à −1,2 est −2. On a donc E(−1,2)=−2.
Définition · 41
Définitions : Fonction partie entière et fonctions affines par intervalles
On appelle partie entière d'un réel x, notée E(x), le plus grand entier relatif inférieur ou égal à x.
∀x∈R,∃!n∈Ztel quen≤x<n+1⟹E(x)=n
E(x)≤x<E(x)+1
Une fonction affine par intervalles est une fonction définie sur une réunion d'intervalles telle que sa restriction à chacun de ces intervalles soit une fonction affine (x↦ax+b).
Exemple travaillé · 42
Soit la fonction f définie sur [−2;2] par f(x)=1−xE(x). Exprimer f(x) sans le symbole E sur chaque sous-intervalle.
1
On découpe l'intervalle [−2;2] en sous-intervalles semi-ouverts [n;n+1[ sur lesquels E(x) est constante.
2
Pour x∈[−2;−1[, on a E(x)=−2, d'où f(x)=1−x(−2)=2x+1.
3
Pour x∈[−1;0[, on a E(x)=−1, d'où f(x)=1−x(−1)=x+1.
4
Pour x∈[0;1[, on a E(x)=0, d'où f(x)=1−x(0)=1.
5
Pour x∈[1;2[, on a E(x)=1, d'où f(x)=1−x(1)=1−x.
6
Pour la borne isolée x=2, on a E(2)=2, d'où f(2)=1−2(2)=−3.
7
Sur chaque sous-intervalle, f(x) s'exprime sous la forme d'un polynôme de degré inférieur ou égal à 1 : f est donc une fonction affine par intervalles.
Exemple travaillé · 43
Soit la fonction f définie sur [−1;2] par f(x)=E(x)−2E(2x). Expliciter f(x) sur chaque sous-intervalle.
1
E(x) change de valeur aux entiers k, et E(x/2) change de valeur aux entiers pairs 2k. On découpe [−1;2] en sous-intervalles de longueur 1.
2
Sur [−1;0[ : −1≤x<0⟹E(x)=−1. En divisant par 2, −21≤2x<0⟹E(2x)=−1. Ainsi, f(x)=−1−2(−1)=1.
3
Sur [0;1[ : 0≤x<1⟹E(x)=0. En divisant par 2, 0≤2x<21⟹E(2x)=0. Ainsi, f(x)=0−2(0)=0.
4
Sur [1;2[ : 1≤x<2⟹E(x)=1. En divisant par 2, 21≤2x<1⟹E(2x)=0. Ainsi, f(x)=1−2(0)=1.
5
Pour x=2 : E(2)=2 et E(22)=E(1)=1. Ainsi, f(2)=2−2(1)=0.
Piège classique · 44
Un élève affirme que pour tout réel x, on a la relation E(2x)=2E(x). Que donne cette formule pour x=0,7 ?
Attention
Considérer la partie entière comme une opération linéaire et appliquer des formules fausses du type E(kx)=kE(x).
À la place : Pour x=0,7, on a 2x=1,4, donc E(2x)=E(1,4)=1. En revanche, E(0,7)=0, donc 2E(x)=2×0=0. Comme 1=0, la propriété E(2x)=2E(x) est fausse.
Vérification · 45
Complète les valeurs exactes des parties entières suivantes :
Remarque
E(3,8)=3 car 3≤3,8<4. E(−2,4)=−3 car −3≤−2,4<−2.
Point de départ · 46
On souhaite résoudre l'équation x+4=x−2−4. Sachant qu'une racine carrée est toujours positive ou nulle, que peut-on affirmer sur le signe de x−2 ?
Remarque
Le premier membre x+4 est positif ou nul, donc le second membre x−2−4 doit l'être aussi. Comme son numérateur −4 est strictement négatif, le dénominateur x−2 doit impérativement être strictement négatif, soit x<2.
Définition · 47
Propriété : Intersections et positions relatives de courbes
Soient Cf et Cg les courbes représentatives de deux fonctions f et g définies sur un domaine D.
M(x,y)∈Cf∩Cg⟺{y=f(x)f(x)=g(x)
La position relative de Cf par rapport à Cg s'étudie par le signe de la différence f(x)−g(x) :
f(x)−g(x)>0⟺Cf est strictement au-dessus de Cg
f(x)−g(x)<0⟺Cf est strictement au-dessous de Cg
Pour reˊsoudre A(x)=B(x): imposer A(x)≥0 et B(x)≥0 avant d’eˊlever au carreˊ.
Exemple travaillé · 48
Déterminer les coordonnées des points d'intersection des courbes Cf et Cg des fonctions définies par f(x)=x+4 et g(x)=x−2−4.
1
Conditions de validité : on doit avoir x+4≥0 (donc x≥−4) et le second membre doit être positif : x−2−4≥0⟹x−2<0⟹x<2. L'équation n'est étudiée que sur [−4;2[.
2
Pour tout x∈[−4;2[, on élève au carré : (x+4)2=(x−2−4)2.
3
x+4=(x−2)216⟺(x+4)(x2−4x+4)=16
4
x3−4x2+4x+4x2−16x+16=16⟺x3−12x=0⟺x(x2−12)=0
5
Les solutions de l'équation polynomiale sont x=0, x=23≈3,46 et x=−23≈−3,46.
6
On confronte les solutions à la condition x∈[−4;2[ : 0∈[−4;2[ et −23∈[−4;2[ sont retenues, tandis que 23∈/[−4;2[ est rejetée.
7
On calcule les ordonnées : pour x=0, y=4=2. Pour x=−23, y=4−23=(3−1)2=3−1.
8
Les points d'intersection sont K(0,2) et A(−23,3−1).
Exemple travaillé · 49
En utilisant les points d'intersection K(0,2) et A(−23,3−1) de Cf et Cg (avec f(x)=x+4 et g(x)=x−2−4), résoudre dans R l'inéquation x+4≤x−2−4.
1
L'inéquation x+4≤x−2−4 équivaut à chercher les abscisses x pour lesquelles la courbe Cf est située au-dessous ou coupe la courbe Cg.
2
L'inéquation n'a de sens que sur le domaine commun où le second membre est positif, c'est-à-dire [−4;2[.
3
Entre les deux abscisses d'intersection −23 et 0, on teste par exemple x=−1 : f(−1)=3≈1,73 et g(−1)=−3−4≈1,33, donc f(−1)>g(−1).
4
La courbe Cf est en dessous de Cg sur [−4;−23] et sur [0;2[.
5
L'ensemble de solutions de l'inéquation est donc S=[−4;−23]∪[0;2[.
Piège classique · 50
Pour résoudre dans ]1;+∞[ l'équation x+2=x−12, un élève élève au carré et obtient (x−1)2(x+2)=2, dont les solutions sont x=0, x=−3 et x=3. Quelle est la seule solution valide de l'équation initiale ?
Attention
Garder les trois solutions 0, −3 et 3 trouvées après élévation au carré sans vérifier leur appartenance au domaine ]1;+∞[.
À la place : L'élévation au carré introduit des racines étrangères. Seule x=3≈1,732 appartient à l'intervalle d'étude ]1;+∞[. Les solutions 0 et −3 doivent être éliminées.
Vérification · 51
Soit f(x)=x−21 et g(x)=x2−2x. Quelle équation polynomiale caractérise les abscisses des points d'intersection de Cf et Cg sur R∖{2} ?
Remarque
Sur R∖{2}, x−21=x2−2x⟺1=(x2−2x)(x−2)⟺1=x3−4x2+4x⟺x3−4x2+4x−1=0.