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Examen d'admission Université Catholique de Louvain (Belgique)- Algèbre – Question 1 (Juillet 2000 - série 2)

Enoncé:

Résoudre, dans les nombres réels, l'inéquation que voici:

Résolution

Recherchons d'abord le domaine de l'inéquation. L'expression sous la racine doit être positive. La condition d'existence est donc:

Afin de neutraliser l'exponentielle de base 2, nous utilisons la fonction logarithme de base 2. Cette fonction est strictement croissante (puisque sa base est supérieure à 1), par conséquent, elle conserve l'ordre, et la condition d'existence devient:

Le domaine de l'inéquation est donc:

Résolvons maintenant l'inéquation. Isolons d'abord le radical dans un membre. Nous obtenons:

Pour faire disparaître la racine carrée, nous devons élever les deux membres de l'inéquation au carré. Mais nous n'obtenons une inéquation équivalente que si les deux membres sont strictement positifs. Etudions le signe du membre de droite ou plus précisément les valeurs de x pour lesquelles ce membre est strictement positif (nous utilisons la même manière que celle utilisée pour résoudre la condition d'existence):

Or les réels du domaine de l'inéquation sont strictement positifs. Le membre de gauche est donc strictement positif pour tout x appartenant au domaine de l'inéquation et par conséquent, en élevant les deux membres au carré, nous obtenons une inéquation équivalente.

 

Afin d'obtenir une inéquation du second degré, nous posons:

L'inéquation devient:

Calculons les racines de l'expression:

Réalisons son tableau de signe:

Les solutions de l'inéquation en t sont donc:

La première inéquation est vérifiée pour toute valeur de x car

Résolvons la deuxième inéquation:

Tenant compte du domaine de l'inéquation l'ensemble des solutions de l'inéquation donnée est alors:

Rappels de cours concernant cette question:

 Domaine de définition d'une expression

Le domaine de définition d'une expression est l'ensemble des réels x en lesquels l'expression est définie.

Méthode: écrire la ou les conditions d’existence de l’expression et les résoudre.   L’ensemble des solutions est le domaine de définition de la fonction

 Racine carrée positive d'un nombre réel


désigne le réel positif dont le carré vaut x. Il n'a de sens que si x est positif ou nul.

Résolution d'une inéquation irrationnelle

Une inéquation irrationnelle est une inéquation dans laquelle l'inconnue apparaît sous un signe radical.

Nous utilisons la propriété suivante (principe d'équivalence):

Autrement dit, nous obtenons une inéquation équivalente en élevant les deux membres au carré, à condition que les deux membres soient strictement positifs.

Voici donc comment procéder:

1) Rechercher le domaine de l'inéquation.

2) Isoler le radical dans l'un des membres de l'inéquation.

3) Etudier le signe de l'autre membre.

4) Partager le domaine en deux parties:
- dans la partie du domaine où les deux membres sont strictement positifs, en élevant ceux-ci au carré, on obtient une inéquation rationnelle équivalente à l'inéquation initiale. Résoudre cette inéquation en ne gardant que les solutions qui appartiennent à cette partie du domaine.
- dans l'autre partie du domaine, on obtient une inéquation impossible ou indéterminée. Dans cette partie du domaine, l'ensemble des solutions est donc soit l'ensemble vide, soit cette partie du domaine.

5) L'ensemble des solutions de l'inéquation initiale est la réunion des deux ensembles ci-dessus.

Variation des fonctions exponentielles


Si  

la fonction exponentielle de base a est strictement décroissante sur R c'est-à-dire:

Autrement dit, cette fonction inverse l'ordre sur son domaine.

Si   

la fonction exponentielle de base a est strictement croissante sur R c'est-à-dire:

Autrement dit, cette fonction conserve l'ordre sur son domaine.

Remarque:

 Racines et signe de l'expression du second degré

Considérons l'expression du second degré:

 

Calculer le réalisant : 

 

1er cas:

Les racines sont :
   

et le tableau de signe : 

 

2ème cas:

Le trinôme n'admet qu'une seule racine : 

   

et  le tableau de signe :

3ème cas:

Le trinôme n’admet pas de racine et le trinôme est du signe de a pour toutes les valeurs de x.

A télécharger: format Microsoft Word  compressé au format .zip

Cette question résolue
(référence : Q148)

Les fiches de cours en rapport avec cette question:

La fonction du second degré
(référence : F2)
définition, représentation, racines, propriétés des racines, factorisation, signe, position d'un nombre par rapport aux racines, détermination de deux nombres connaissant leur somme et leur produit

Recherche du domaine de définition d'une fonction
(référence F7)
définition, lecture du domaine de définition sur un graphique, méthode de recherche du domaine de définition d'une fonction donnée par son expression analytique, liste des conditions d'existence d'une expression.

Comment étudier le signe d'une expression?
(référence F10)
Règle des signes d'une expression du premier degré, d'une expression du second degré, signe d'un produit, signe d'un quotient, signe d'une somme ou d'une différence, signe des autres expressions (expression irrationnelle). Exemples détaillés de tous ces cas.

Les inéquations 
(référence : F18) 
Principes d'équivalence des inégalités - les inéquations du premier degré - les inéquations rationnelles - les inéquations irrationnelles. Illustrations par des exemples détaillés.

Résolution d'une équation avec des exponentielles
(référence F22)
Méthodes de résolution expliquées au moyen d'exemples.

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