Études de signes et inéquations, cours de seconde

Études de signes et inéquations, cours de
seconde
F.Gaudon
16 février 2009
Table des matières
1 Étude du signe des fonctions affines 2
2 Études de signes de produits et de quotients 2
2.1 Exemple d’étude de signe d’un produit ............... 2
2.2 Exemple d’étude de signe d’un quotient .............. 3
3 Application à la résolution d’inéquations 3
3.1 Vocabulaire ............................. 3
3.2 Compléments de vocabulaire sur les intervalles .......... 3
3.3 Exemple de résolution d’inéquations ................ 4
4 Synthèse sur les inéquations 4
5 Résolutions graphiques 5
1
1 Étude du signe des fonctions affines
Méthode :
Soient aet bdeux nombres réels avec a6= 0.
Étudier le signe du nombre ax +bsignifie déterminer les valeurs de xpour
lesquelles ax +b0et celles pour lesquelles ax +b0.
Propriété :
ax +best du signe de apour les valeurs de xsupérieures à b
a, du signe
opposé pour les valeurs inférieures.
Synthèse :
On résume l’étude dans un tableau de signe :
Si a > 0
x−∞ b
a+
signe
de - 0 +
ax +b
Si a < 0
x−∞ b
a+
signe
de + 0 -
ax +b
2 Études de signes de produits et de quotients
2.1 Exemple d’étude de signe d’un produit
On considère le produit
(x3)(1 x)
.
On fait apparaître dans un tableau de signes, les signes de x3et de 1x,
puis on utilise la règle des signes.
x−∞ 1 3 +
x3- - 0 +
1x+ 0 - -
(x3)(1 x)- + -
2
2.2 Exemple d’étude de signe d’un quotient
On considère le quotient 32x
x+ 1
.
On détermine les valeurs interdites : ici, on doit avoir x+ 1 6= 0 c’est à dire
x6=1.
On procède de même que pour l’étude de signe d’un produit.
x−∞ -1 2
3+
32x+ + 0 -
x+ 1 - 0 + +
32x
x+1 -k+ 0 -
3 Application à la résolution d’inéquations
3.1 Vocabulaire
Définition :
On appelle inéquation produit nul , toute inéquation de la forme
f(x)g(x)0ou f(x)g(x)0fet gsont deux fonctions.
On appelle inéquation quotient nul, toute inéquation de la forme f(x)
g(x)0
ou f(x)g(x)0fet gsont deux fonctions.
3.2 Compléments de vocabulaire sur les intervalles
Définition :
Soient Iet Jdeux intervalles.
L’intersection de Iet Jnotée IJest l’ensemble des nombres appartenant
à la fois à Iet à J.
La réunion de Iet Jnotée IJest l’ensemble des nombres appartenant à
Iou (inclusif) à J.
Lorsque les intervalles Iet Jn’ont aucun point commun, leur intersection
est l’ensemble vide noté . On dit aussi que les intervalles sont disjoints.
3
3.3 Exemple de résolution d’inéquations
On considère l’inéquation 3x+ 1
x25
.
On détermine les valeurs interdites :x2 = 0 donne x= 2.
On écrit l’inéquation sous la forme d’une inéquation quotient nul :
3x+ 1
x250
3x+ 1 5(x2)
x20
3x+ 1 5x+ 10
x20
2x+ 11
x20
On étudie le signe du quotient obtenu :
x−∞ 2 5,5 +
2x+ 11 + + 0 -
x2- 0 + +
2x+11
x2-k+ 0 -
On détermine à partir du tableau les valeurs de xsolutions de l’inéquation :
S= [−∞; 2[ [5,5; +[
4 Synthèse sur les inéquations
Démarche de résolution :
Pour résoudre une inéquation donnée, on utilise des développements, des factori-
sations ou des transpositions d’un membre à l’autre pour se ramener à :
Une inéquation du premier degré ;
une inéquation produit nul ;
ou une inéquation quotient nul.
4
Exemple :
(x+ 2)29
(x+ 2)290
(x+ 2)2320
(x+ 2 3)(x+ 2 + 3) 0d’après l’identité remarquable
a2b2= (ab)(a+b)
(x1)(x+ 5) = 0
C’est une inéquation produit nul. On étudie donc le signe du produit (x1)(x+5) :
x10pour x1et x+ 5 0pour x≤ −5.
On obtient le tableau de signes suivant :
x−∞ -5 1 +
x1- - 0 +
x+ 5 - 0 + +
(x1)(x+ 5) + 0 - 0 +
L’ensemble des solutions est donc l’ensemble [5; 1].
5 Résolutions graphiques
Propriété :
Soit kun nombre réel, fune fonction et Cfsa représentation graphique dans
un repère. Les solutions de l’inéquation f(x)k(respectivement f(x)k)
sont les abscisses des points de la courbe situés en dessous (respectivement
au dessus) de la droite parallèle à l’axe des abscisses et passant par le point de
coordonnées (0; k).
Exemple :
Sur la figure ci-contre, est représentée la fonction fdéfinie par f(x) = x2.
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