Corrigé des 36 exercices de résolution graphique en seconde : solutions détaillées à télécharger en PDF

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Sommaire

Ce corrigé exercices résolution graphique seconde couvre désormais les 36 exercices de la fiche, dans l’ordre de difficulté. Puis les dix premiers posent les bases : lire des images et des antécédents, résoudre des inéquations du type \(f(x) \geqslant k\) en traçant une droite horizontale, comparer deux courbes et écrire les solutions sous forme d’intervalles. Ensuite, la suite multiplie les lectures sur des courbes variées : estimer les solutions de \(f(x)=k\), résoudre \(f(x)=g(x)\) et \(f(x) \leqslant g(x)\) avec la position relative de deux courbes, reconnaître une fonction paire ou impaire, interpréter la concentration d’un médicament ou inventer une courbe qui respecte des conditions données. Puis les derniers exercices font le lien avec le calcul : factoriser pour retrouver algébriquement les solutions lues, encadrer une solution à la calculatrice, dresser un tableau de signes, et même travailler avec des valeurs absolues.

De même, chaque solution montre la figure de l’énoncé et, dès qu’il y a quelque chose à lire, la réponse tracée en rouge sur la courbe. De plus, cette correction s’adresse aux élèves de seconde qui préparent un contrôle, aux parents qui suivent les devoirs et aux enseignants qui veulent une rédaction de référence. Ensuite, le bon réflexe : chercher d’abord au brouillon, puis comparer, en surveillant surtout les crochets des intervalles. Par ailleurs, le sommaire permet d’aller directement à l’exercice voulu.

corrigé résolution graphique (suite)

Les énoncés se trouvent sur la fiche Résolution graphique d'équations et inéquations : exercices de maths en 2de corrigés en PDF.. Puis cherchez d’abord chaque exercice au brouillon, puis comparez avec la correction.

Corrigé des exercices 1 à 10 sur la résolution graphique d'équations et d'inéquations en seconde

Exercice 1 : Résoudre graphiquement les inéquations

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Énoncé de l'exercice 1 sur la résolution graphique d'équations et d'inéquations en seconde : Résoudre graphiquement les inéquations – corrigé résolution graphique

La fonction \(f\) est définie sur \([-4\,;\,2]\). Ensuite, pour résoudre \(f(x) \geqslant k\), on trace la droite horizontale d’équation \(y = k\) et on cherche les abscisses des points de la courbe situés sur ou au-dessus de cette droite.

Ensuite, points lus sur la courbe : \(f(-4) = -3\), \(f(-3) = -1\), \(f(-2) = 0\), \(f(-1) = 1\), \(f\left(\tfrac{1}{2}\right) = 1\), \(f(1) = 0\), \(f(2) = -1\).

a) \(f(x) \geqslant 1\) : la courbe est au-dessus de la droite \(y = 1\) entre les abscisses \(-1\) et \(\tfrac{1}{2}\), bornes comprises car l’inégalité est large.

\[ S_a = \left[-1\,;\,\tfrac{1}{2}\right] \]

b) \(f(x) \gt 0\) : la courbe est strictement au-dessus de l’axe des abscisses entre \(-2\) et \(1\). Puis en \(-2\) et en \(1\), \(f(x) = 0\) : ces valeurs sont exclues car l’inégalité est stricte.

\[ S_b = \left]-2\,;\,1\right[ \]

c) \(f(x) \leqslant -1\) : la courbe est sur ou sous la droite \(y = -1\) entre \(-4\) et \(-3\), et elle revient toucher cette droite en \(x = 2\) (car \(f(2) = -1\)). Puis entre \(1\) et \(2\), \(f(x)\) est compris entre \(-1\) et \(0\), donc strictement plus grand que \(-1\).

\[ S_c = [-4\,;\,-3] \cup \{2\} \]

xyO−4−3−2−112−3−2−112y = 1y = −1a)b)c)
Lecture des trois inéquations : a) en rouge, b) en noir, c) en bleu
Réponse : a) \(S = \left[-1\,;\,\tfrac{1}{2}\right]\) ; b) \(S = \left]-2\,;\,1\right[\) ; c) \(S = [-4\,;\,-3] \cup \{2\}\).

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Exercice 2 : Résoudre les inéquations graphiquement (corrigé résolution graphique)

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Énoncé de l'exercice 2 sur la résolution graphique d'équations et d'inéquations en seconde : Résoudre les inéquations graphiquement

Pour comparer \(f(x)\) et \(g(x)\), on regarde la position de \(\mathcal{C}_f\) par rapport à \(\mathcal{C}_g\) : \(f(x) \geqslant g(x)\) quand \(\mathcal{C}_f\) est au-dessus (ou sur) \(\mathcal{C}_g\).

De plus, les deux courbes se coupent en deux points : \(A(-2\,;\,-1)\) et \(B(1\,;\,1)\). De plus, les solutions de l’équation \(f(x) = g(x)\) sont donc \(-2\) et \(1\).

  • Sur \([-3\,;\,-2]\), \(\mathcal{C}_f\) part de \((-3\,;\,2)\), au-dessus de \(\mathcal{C}_g\), et la rejoint en \(A\).
  • Sur \([-2\,;\,1]\), \(\mathcal{C}_f\) descend jusqu’à \((-1\,;\,-2)\) : elle est sous \(\mathcal{C}_g\).
  • Sur \([1\,;\,3]\), \(\mathcal{C}_f\) repasse au-dessus et finit en \((3\,;\,3)\).

a) \(f(x) \geqslant g(x)\) : \(S = [-3\,;\,-2] \cup [1\,;\,3]\).

b) \(f(x) \gt g(x)\) : on enlève les abscisses des points d’intersection. \(S = [-3\,;\,-2[ \,\cup\, ]1\,;\,3]\).

c) \(f(x) \leqslant g(x)\) : \(\mathcal{C}_f\) est sous ou sur \(\mathcal{C}_g\). \(S = [-2\,;\,1]\).

xyO−3−2−1123−2−1123A(−2 ; −1)B(1 ; 1)CfCgf ≥ gf ≤ g
Cf est au-dessus de Cg (rouge) ou en dessous (bleu) selon les intervalles
Réponse : a) \([-3\,;\,-2] \cup [1\,;\,3]\) ; b) \([-3\,;\,-2[ \,\cup\, ]1\,;\,3]\) ; c) \([-2\,;\,1]\).

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Exercice 3 : Problème sur les fonctions et inéquations

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Énoncé de l'exercice 3 sur la résolution graphique d'équations et d'inéquations en seconde : Problème sur les fonctions et inéquations – corrigé résolution graphique

a) Le carré ABCD a pour côté \(x\), donc \(\mathcal{A}(x) = x^2\). Ensuite, le carré AEFG a pour côté \(x + 1\). Par ailleurs, le polygone BCDGFE est ce qui reste de AEFG quand on enlève ABCD :

\[ \begin{aligned} \mathcal{B}(x) &= (x+1)^2 – x^2 \\ &= x^2 + 2x + 1 – x^2 \\ &= 2x + 1 \end{aligned} \]

Par ailleurs, on a bien, pour tout \(x \geqslant 0\), \(\mathcal{B}(x) = 2x + 1\).

b) À la calculatrice, on entre \(Y_1 = X^2\) et \(Y_2 = 2X + 1\) avec une fenêtre du type \(0 \leqslant X \leqslant 4\), \(0 \leqslant Y \leqslant 12\). Puis on obtient une parabole (pour \(\mathcal{A}\)) et une droite (pour \(\mathcal{B}\)) qui se coupent en un seul point pour \(x \geqslant 0\), d’abscisse proche de \(2{,}4\). Ainsi, avant ce point, la droite est au-dessus ; après, c’est la parabole.

Résoudre l’équation à la calculatrice (question c)

c) Le logiciel résout \(x^2 = 2x + 1\) et donne \(x = -\sqrt{2} + 1\) ou \(x = \sqrt{2} + 1\). De même, vérifions la seconde valeur :

\[ \left(1+\sqrt{2}\right)^2 = 1 + 2\sqrt{2} + 2 = 3 + 2\sqrt{2} \quad \text{et} \quad 2\left(1+\sqrt{2}\right) + 1 = 3 + 2\sqrt{2}. \]

Ensuite, l’égalité est vraie. Ensuite, la valeur \(1 – \sqrt{2} \approx -0{,}41\) est négative : elle ne convient pas puisque \(x \geqslant 0\) (une longueur). Puis le seul point d’intersection affiché a donc pour abscisse \(1 + \sqrt{2} \approx 2{,}41\), ce qui confirme la lecture de la calculatrice.

d) \(\mathcal{A}(x) \geqslant \mathcal{B}(x)\) quand la parabole est sur ou au-dessus de la droite, c’est-à-dire à partir de l’abscisse du point d’intersection.

xyO123246810Iy = x² (aire A)y = 2x + 1 (aire B)1 + √2 ≈ 2,41
Pour x ≥ 1 + √2, la parabole (aire A) est au-dessus de la droite (aire B)
Réponse : \(\mathcal{B}(x) = 2x + 1\) ; les solutions de \(\mathcal{A}(x) \geqslant \mathcal{B}(x)\) sont les réels de \(\left[1 + \sqrt{2}\,;\,+\infty\right[\).

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Exercice 4 : Déterminer l'image et l'antécédent (corrigé résolution graphique)

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Énoncé de l'exercice 4 sur la résolution graphique d'équations et d'inéquations en seconde : Déterminer l'image et l'antécédent

La fonction \(f\) associe à chaque nombre son opposé : \(f(x) = -x\).

a) \(f(-3) = -(-3) = \mathbf{3}\) et \(f\left(\sqrt{2}\right) = \mathbf{-\sqrt{2}}\).

b) On cherche \(x\) tel que \(f(x) = 0{,}6\), c’est-à-dire \(-x = 0{,}6\), soit \(x = -0{,}6\). Puis L’antécédent de 0,6 est \(-0{,}6\) (et il est unique).

c) On cherche \(x\) tel que \(f(x) = x\) :

\[ -x = x \iff 0 = 2x \iff x = 0. \]

De plus, le seul nombre égal à son opposé est 0.

Réponse : a) \(f(-3) = 3\) et \(f(\sqrt{2}) = -\sqrt{2}\) ; b) l’antécédent de 0,6 est \(-0{,}6\) ; c) oui, un seul : 0.

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Exercice 5 : Résolution graphique d'inéquation

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Énoncé de l'exercice 5 sur la résolution graphique d'équations et d'inéquations en seconde : Résolution graphique d'inéquation – corrigé résolution graphique

a) L’ensemble de définition se lit sur l’axe des abscisses : c’est l’ensemble des abscisses des points de la courbe (les petits traits marquent les extrémités, qui font partie de la courbe).

  • \(\mathcal{C}_f\) va de l’abscisse \(-1\) à l’abscisse \(4\) : \(D_f = [-1\,;\,4]\).
  • \(\mathcal{C}_g\) va de l’abscisse \(-2\) à l’abscisse \(3\) : \(D_g = [-2\,;\,3]\).

b) On lit les images de 1 : sur \(\mathcal{C}_f\), le point d’abscisse 1 a une ordonnée entre 2 et 3 (environ 2,8) ; sur \(\mathcal{C}_g\), le point d’abscisse 1 a une ordonnée entre 1 et 2 (environ 1,5). Par ailleurs, même sans valeurs précises : \(f(1) \gt 2\) et \(g(1) \lt 2\).

xyO−2−11234123f(1) ≈ 2,8g(1) ≈ 1,5CfCg
À l’abscisse 1, le point de Cf est plus haut que celui de Cg : f(1) > g(1)

Donc \(g(1) \lt f(1)\) : Linda a tort.

Réponse : \(D_f = [-1\,;\,4]\), \(D_g = [-2\,;\,3]\) ; \(f(1) \approx 2{,}8\) et \(g(1) \approx 1{,}5\), donc \(g(1) \lt f(1)\) : Linda se trompe.

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Exercice 6 : Lecture graphique d'une fonction (corrigé résolution graphique)

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Énoncé de l'exercice 6 sur la résolution graphique d'équations et d'inéquations en seconde : Lecture graphique d'une fonction

a) L’image de 2 est l’ordonnée du point de \(\mathcal{C}_f\) d’abscisse 2 : on monte (ici on descend) de l’abscisse 2 jusqu’à la courbe, puis on lit l’ordonnée. \(f(2) = \mathbf{-1}\).

b) De même, \(f(4) = \mathbf{-2}\).

c) Les antécédents de 2 sont les abscisses des points de la courbe d’ordonnée 2. De plus, on trace la droite \(y = 2\) : elle coupe \(\mathcal{C}_f\) en trois points, d’abscisses \(-4\), \(-2\) et \(1\).

xyO−4−3−2−11234−2−1123f(2) = −1f(4) = −2y = 2
Lectures d’images (rouge) et d’antécédents de 2 (vert)

d) Reformulations avec le mot « image » :

  • b) « Lire graphiquement l’image de 4 par \(f\). »
  • c) « Lire graphiquement les nombres dont l’image par \(f\) est égale à 2. »
Réponse : \(f(2) = -1\) ; \(f(4) = -2\) ; les antécédents de 2 sont \(-4\), \(-2\) et \(1\).

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Exercice 7 : Problème de carré et fonctions

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Énoncé de l'exercice 7 sur la résolution graphique d'équations et d'inéquations en seconde : Problème de carré et fonctions – corrigé résolution graphique

a) \(x\) est une longueur ajoutée : \(x \geqslant 0\). Ensuite, les fonctions A et P sont définies sur \([0\,;\,+\infty[\).

b) Le carré obtenu a pour côté \(6 + x\) (en cm), donc :

\[ A(x) = (6 + x)^2 \quad \text{et} \quad P(x) = 4(6 + x) = 24 + 4x. \]

carré initial6 cm6 + xxA(x) = (6 + x)²P(x) = 4(6 + x)A(x) = 51,84 ⇔ 6 + x = 7,2P(x) = 32,8 ⇔ 6 + x = 8,2
Le carré agrandi a pour côté 6 + x : tout se ramène à ce côté

c) \(A(x) = 51{,}84\) signifie \((6 + x)^2 = 51{,}84\). Ainsi, comme \(6 + x\) est positif, \(6 + x = \sqrt{51{,}84} = 7{,}2\), d’où \(x = 1{,}2\). Alors :

\[ P(1{,}2) = 4 \times 7{,}2 = 28{,}8 \text{ cm}. \]

d) \(P(x) = 32{,}8\) signifie \(4(6 + x) = 32{,}8\), donc \(6 + x = 8{,}2\) et \(x = 2{,}2\). Alors :

\[ A(2{,}2) = 8{,}2^2 = 67{,}24 \text{ cm}^2. \]

Réponse : \(D = [0\,;\,+\infty[\) ; \(A(x) = (6+x)^2\), \(P(x) = 4(6+x)\) ; c) \(P = 28{,}8\) cm ; d) \(A = 67{,}24\) cm².

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Exercice 8 : Tableau de valeurs d'une fonction (corrigé résolution graphique)

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Énoncé de l'exercice 8 sur la résolution graphique d'équations et d'inéquations en seconde : Tableau de valeurs d'une fonction

a) On teste chaque expression pour \(x = 0\), \(1\), \(2\) (on doit trouver \(-1\), \(0\), \(1\)).

Expression \(x = 0\) \(x = 1\) \(x = 2\) Convient ?
\(x – 1\) \(-1\) \(0\) \(1\) oui
\((x-1)^2\) \(1\) \(0\) \(1\) non (\(1 \neq -1\))
\((x-1)^3\) \(-1\) \(0\) \(1\) oui

De même, deux expressions conviennent : \(x – 1\) et \((x – 1)^3\). Par ailleurs, un tableau de quelques valeurs ne suffit donc pas à déterminer une fonction.

b) Pour \(x = -1\) : \(-1 – 1 = -2\) et \((-1 – 1)^3 = (-2)^3 = -8\). Ensuite, seule la seconde donne \(-8\) : \(f(x) = (x – 1)^3\).

c) La cellule B2 contient l’image du nombre écrit en A2. Puis on y a saisi la formule =(A2-1)^3, puis on l’a recopiée vers le bas.

Réponse : a) \(x – 1\) et \((x-1)^3\) ; b) \(f(x) = (x-1)^3\) ; c) =(A2-1)^3.

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Exercice 9 : Représenter des intervalles

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Énoncé de l'exercice 9 sur la résolution graphique d'équations et d'inéquations en seconde : Représenter des intervalles – corrigé résolution graphique

Première partie. Une inégalité large (\(\leqslant\), \(\geqslant\)) donne un crochet fermé (tourné vers l’intervalle) ; une inégalité stricte donne un crochet ouvert ; l’infini est toujours ouvert.

  • a) \(3 \leqslant x \leqslant 7 \iff x \in [3\,;\,7]\)
  • b) \(-3 \leqslant x \lt 5 \iff x \in [-3\,;\,5[\)
  • c) \(x \lt 5 \iff x \in \left]-\infty\,;\,5\right[\)
  • d) \(x \geqslant 0 \iff x \in [0\,;\,+\infty[\)
  • e) \(-2 \lt x \leqslant 1 \iff x \in \left]-2\,;\,1\right]\)
  • f) \(x \leqslant -4 \iff x \in \left]-\infty\,;\,-4\right]\)
a) 3 ≤ x ≤ 7 : x ∈ [3 ; 7]−6−5−4−3−2−1012345678b) −3 ≤ x < 5 : x ∈ [−3 ; 5[−6−5−4−3−2−1012345678c) x < 5 : x ∈ ]−∞ ; 5[−6−5−4−3−2−1012345678d) x ≥ 0 : x ∈ [0 ; +∞[−6−5−4−3−2−1012345678e) −2 < x ≤ 1 : x ∈ ]−2 ; 1]−6−5−4−3−2−1012345678f) x ≤ −4 : x ∈ ]−∞ ; −4]−6−5−4−3−2−1012345678
Les crochets tournés vers l’intervalle : borne incluse ; tournés vers l’extérieur : borne exclue

Seconde partie : des intervalles vers les inégalités

Seconde partie. On fait le chemin inverse :

  • a) \(x \in [-3\,;\,4] \iff -3 \leqslant x \leqslant 4\)
  • b) \(x \in \left]0\,;\,4\right[ \iff 0 \lt x \lt 4\)
  • c) \(x \in [1\,;\,100[ \iff 1 \leqslant x \lt 100\)
  • d) \(x \in \left]-\infty\,;\,10\right[ \iff x \lt 10\)
  • e) \(x \in [5\,;\,+\infty[ \iff x \geqslant 5\)
  • f) \(x \in \left]-\infty\,;\,0\right] \iff x \leqslant 0\)
Réponse : crochet fermé pour une inégalité large, ouvert pour une inégalité stricte ou l’infini (voir listes ci-dessus).

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Exercice 10 : Ensemble de définition, image et antécédent (corrigé résolution graphique)

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Énoncé de l'exercice 10 sur la résolution graphique d'équations et d'inéquations en seconde : Ensemble de définition, image et antécédent

La fonction V n’est définie que pour les nombres de la première ligne du tableau.

a) Ensemble de définition : \(D_V = \{-1\,;\,0\,;\,2\,;\,3\,;\,7\}\) (un ensemble de cinq nombres, pas un intervalle).

b) L’image de 3 se lit sous 3 : \(V(3) = -3\).

c) \(V(7) = 1\).

d) Les antécédents de 7 sont les nombres de la première ligne sous lesquels on lit 7 : \(-1\) et \(2\), car \(V(-1) = 7\) et \(V(2) = 7\).

Réponse : \(D_V = \{-1\,;\,0\,;\,2\,;\,3\,;\,7\}\) ; \(V(3) = -3\) ; \(V(7) = 1\) ; antécédents de 7 : \(-1\) et \(2\).

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Corrigé des exercices 11 à 20 sur la résolution graphique d'équations et d'inéquations en seconde

Exercice 11 : Solutions des équations et fonctions (corrigé résolution graphique)

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Énoncé de l'exercice 11 sur la résolution graphique d'équations et d'inéquations en seconde : Solutions des équations et fonctions – corrigé résolution graphique

Figure de l'exercice 11 : courbe rouge de f sur [0 ; 7], qui part de (0 ; 2), passe sous l'axe entre 1 et 2, monte à environ 2,4 vers x = 3,6, repasse sous l'axe entre 5 et 6 et finit en (7 ; 1)
Figure de l’énoncé

Résoudre \(f(x)=k\) graphiquement, c’est tracer la droite horizontale d’équation \(y=k\) et lire les abscisses des points d’intersection avec la courbe. Puis ici on donne des valeurs estimées.

Correction de l'exercice 11 : droites en pointillés rouges d'équations y = 2, y = 1 et y = -1, et points rouges aux intersections avec la courbe et aux points où la courbe coupe l'axe des abscisses – corrigé résolution graphique
La réponse sur la figure
  • a) La droite \(y=2\) coupe la courbe en trois points : \(x=0\), \(x\approx 3\) et \(x\approx 4\).
  • b) \(f(x)=0\) : on lit les points où la courbe coupe l’axe des abscisses, \(x\approx 1\), \(x\approx 2\), \(x\approx 5\) et \(x\approx 6\).
  • c) La courbe descend à peine sous l’axe (jamais sous \(-0{,}5\)) : la droite \(y=-1\) ne la coupe pas. Pas de solution.
  • d) La droite \(y=1\) coupe la courbe en quatre points : \(x\approx 0{,}5\), \(x\approx 2{,}5\), \(x\approx 4{,}4\) et \(x=7\) (le point final de la courbe est \((7\,;1)\)).
Réponse : a) 0 ; 3 ; 4 — b) 1 ; 2 ; 5 ; 6 — c) aucune solution — d) environ 0,5 ; 2,5 ; 4,4 et 7.

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Exercice 12 : Estimer les solutions des équations

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Énoncé de l'exercice 12 sur la résolution graphique d'équations et d'inéquations en seconde : Estimer les solutions des équations

Figure de l'exercice 12 : courbe rose de g sur [-5 ; 5], qui descend de 4,2 environ en x = -5 jusqu'à un minimum -2 en x = 0, monte jusqu'à un maximum 4,5 environ en x = 2 puis redescend jusqu'à -2 en x = 5 – corrigé résolution graphique
Figure de l’énoncé

Pour chaque équation \(g(x)=k\), on trace la droite horizontale \(y=k\) et on lit les abscisses des points d’intersection. De plus, sur ce quadrillage, un carreau vaut 1 unité en abscisse comme en ordonnée.

Correction de l'exercice 12 : droites en pointillés rouges y = 4, y = 2, y = -1 et y = -3, avec les points d'intersection marqués en rouge ; la droite y = -3 ne rencontre pas la courbe
La réponse sur la figure
  • a) \(g(x)=2\) : trois solutions, \(x\approx -2{,}5\), \(x\approx 1{,}2\) et \(x\approx 3{,}5\).
  • b) \(g(x)=-3\) : le minimum de \(g\) est \(-2\) (atteint en 0 et en 5), la courbe ne descend jamais jusqu’à \(-3\). Pas de solution.
  • c) \(g(x)=4\) : trois solutions, \(x\approx -4{,}5\), \(x\approx 1{,}7\) et \(x\approx 2{,}5\) (la droite \(y=4\) passe juste sous le sommet de la bosse).
  • d) \(g(x)=-1\) : trois solutions, \(x\approx -0{,}8\), \(x\approx 0{,}5\) et \(x\approx 4{,}7\).
Réponse : a) −2,5 ; 1,2 ; 3,5 — b) aucune — c) −4,5 ; 1,7 ; 2,5 — d) −0,8 ; 0,5 ; 4,7 (valeurs approchées).

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Exercice 13 : Courbe et équations d'une fonction (corrigé résolution graphique)

Revoir l’énoncé de l’exercice 13

Énoncé de l'exercice 13 sur la résolution graphique d'équations et d'inéquations en seconde : Courbe et équations d'une fonction – corrigé résolution graphique

Figure de l'exercice 13 : courbe rose de k sur [-3 ; 4] passant par (-3 ; 2), (-2 ; 1), (-1 ; 0), (0 ; 1), (1 ; 0), (2 ; -1), (3 ; -2) et finissant en (4 ; -1)
Figure de l’énoncé

La courbe passe par des nœuds du quadrillage : \((-3\,;2)\), \((-2\,;1)\), \((-1\,;0)\), \((0\,;1)\), \((1\,;0)\), \((2\,;-1)\), \((3\,;-2)\) et \((4\,;-1)\). Ensuite, elle touche l’axe en \(-1\) sans le traverser.

Correction de l'exercice 13, équations : droite y = 1 en pointillés rouges coupant la courbe en x = -2 et x = 0, et points rouges en x = -1 et x = 1 sur l'axe des abscisses – corrigé résolution graphique
Équations a) et b)
  • a) \(k(x)=1\) : \(S=\{-2\,;0\}\).
  • b) \(k(x)=0\) : \(S=\{-1\,;1\}\).

Par ailleurs, pour une inéquation, on cherche les abscisses des points de la courbe situés au-dessus (ou au-dessous) de la droite horizontale, et on fait attention aux crochets : inégalité stricte = crochet ouvert à l’endroit où il y a égalité.

Correction de l'exercice 13, inéquations : droite y = -1 en pointillés rouges ; segment rouge de -3 à 2 (2 exclu) pour k(x) supérieur à -1, et segment rouge de 1 exclu à 4 pour k(x) négatif
Inéquations c) et d)
  • c) \(k(x)\gt -1\) : la courbe est strictement au-dessus de la droite \(y=-1\) de \(-3\) jusqu’à 2, où elle la coupe ; après 2 elle reste en dessous (et revient seulement à \(-1\) en 4). \(S=[-3\,;2[\).
  • d) \(k(x)\lt 0\) : la courbe est strictement sous l’axe des abscisses après 1. (En \(-1\), \(k(-1)=0\) n’est pas strictement négatif.) \(S=\,]1\,;4]\).
  • e) \(k(x)\geqslant -2\) : le minimum de \(k\) est \(-2\) (en 3), donc tous les réels de l’ensemble de définition conviennent : \(S=[-3\,;4]\).
  • f) \(k(x)\geqslant 2\) : le maximum de \(k\) vaut 2 et n’est atteint qu’en \(-3\) : \(S=\{-3\}\).
Réponse : a) \(\{-2\,;0\}\) ; b) \(\{-1\,;1\}\) ; c) \([-3\,;2[\) ; d) \(]1\,;4]\) ; e) \([-3\,;4]\) ; f) \(\{-3\}\).

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Exercice 14 : Solutions des inéquations

Revoir l’énoncé de l’exercice 14

Énoncé de l'exercice 14 sur la résolution graphique d'équations et d'inéquations en seconde : Solutions des inéquations – corrigé résolution graphique

Figure de l'exercice 14 : courbe orange de h sur [-5 ; 5], qui part de (-5 ; -3), coupe l'axe vers -1,5, passe par (0 ; 2), atteint 4 en x = 2, redescend à 1 en x = 3, remonte à 3 en x = 4 puis plonge jusqu'à -2 en x = 5
Figure de l’énoncé

On lit les abscisses des points de la courbe situés au-dessus ou au-dessous de la droite horizontale concernée. Puis les bornes sont des valeurs estimées.

Correction de l'exercice 14 : segment rouge de -1,5 à 4,7 pour h(x) positif, droite y = -2 et segment de -5 à -3 exclu pour h(x) inférieur à -2, droite y = 2 et deux segments ]0 ; 2,6[ et ]3,5 ; 4,4[ pour h(x) supérieur à 2 – corrigé résolution graphique
La réponse sur la figure
  • a) \(h(x)\geqslant 0\) : la courbe est sur ou au-dessus de l’axe des abscisses entre ses deux points d’intersection avec l’axe : \(S\approx[-1{,}5\,;4{,}7]\).
  • b) \(h(x)\lt -4\) : le minimum de \(h\) est \(-3\) (en \(-5\)) : \(S=\varnothing\).
  • c) \(h(x)\lt -2\) : la courbe est strictement sous la droite \(y=-2\) du début jusqu’à \(x=-3\) (où \(h(-3)=-2\)). En 5, \(h(5)=-2\) n’est pas strictement inférieur à \(-2\). \(S=[-5\,;-3[\).
  • d) \(h(x)\gt 2\) : la courbe passe au-dessus de la droite \(y=2\) en \(x=0\) (\(h(0)=2\)), redescend sous cette droite vers 2,6 (creux à 1 en \(x=3\)), repasse au-dessus vers 3,5, puis retombe vers 4,4. \(S\approx\,]0\,;2{,}6[\,\cup\,]3{,}5\,;4{,}4[\).
Réponse : a) \([-1{,}5\,;4{,}7]\) environ ; b) \(\varnothing\) ; c) \([-5\,;-3[\) ; d) \(]0\,;2{,}6[\,\cup\,]3{,}5\,;4{,}4[\) environ.

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Exercice 15 : Résoudre graphiquement des équations et des inéquations (corrigé résolution graphique)

Revoir l’énoncé de l’exercice 15

Énoncé de l'exercice 15 sur la résolution graphique d'équations et d'inéquations en seconde : Résoudre graphiquement des équations et des inéquations

Figure de l'exercice 15 : sur [-2 ; 3], la courbe rouge Cf part de (-2 ; -2), descend vers -3,5, remonte par (1 ; -3) et (2 ; 0) jusqu'à (3 ; 3) ; la droite violette Cg va de (-2 ; -4) à (3 ; 1) ; elles se coupent en (-1 ; -3) et (2 ; 0) – corrigé résolution graphique
Figure de l’énoncé

La droite \(\mathcal{C}_g\) passe par \((-2\,;-4)\), \((0\,;-2)\) et \((3\,;1)\) : c’est la droite d’équation \(y=x-2\). De plus, les deux courbes se coupent en deux points du quadrillage : \((-1\,;-3)\) et \((2\,;0)\).

Correction de l'exercice 15, questions a et b : points d'intersection (-1 ; -3) et (2 ; 0) marqués en rouge, et segments rouges [-2 ; -1] et [2 ; 3] sur l'axe des abscisses là où Cg est sous Cf
Questions a) et b)
  • a) \(g(x)=f(x)\) : on lit les abscisses des points d’intersection. \(S=\{-1\,;2\}\).
  • b) \(g(x)\leqslant f(x)\) : \(\mathcal{C}_g\) est sous \(\mathcal{C}_f\) (ou la touche) de \(-2\) à \(-1\), puis de 2 à 3 ; entre \(-1\) et 2 c’est \(\mathcal{C}_f\) qui est en dessous. \(S=[-2\,;-1]\cup[2\,;3]\).
Correction de l'exercice 15, questions c et e : droites y = -3 et y = -2 en pointillés rouges, segment ouvert ]-1 ; 1[ où Cf est sous y = -3, point isolé en -2 et segment [1,45 ; 3] où Cf est au-dessus de y = -2 – corrigé résolution graphique
Questions c) et e)
  • c) \(f(x)\lt -3\) : \(\mathcal{C}_f\) est strictement sous la droite \(y=-3\) entre les points \((-1\,;-3)\) et \((1\,;-3)\). \(S=\,]-1\,;1[\).
  • d) \(g(x)\lt 2\) : \(g\) est croissante et sa plus grande valeur est \(g(3)=1\lt 2\). Toute la droite est sous \(y=2\) : \(S=[-2\,;3]\).
  • e) \(f(x)\geqslant -2\) : au départ \(f(-2)=-2\) convient, puis la courbe passe sous \(y=-2\) et n’y revient qu’à environ \(x=1{,}45\). \(S\approx\{-2\}\cup[1{,}45\,;3]\). Attention à ne pas oublier la valeur isolée \(-2\).
Réponse : a) \(\{-1\,;2\}\) ; b) \([-2\,;-1]\cup[2\,;3]\) ; c) \(]-1\,;1[\) ; d) \([-2\,;3]\) ; e) \(\{-2\}\cup[1{,}45\,;3]\) environ.

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Exercice 16 : Résolution graphique d'équations et inéquations

Revoir l’énoncé de l’exercice 16

Énoncé de l'exercice 16 sur la résolution graphique d'équations et d'inéquations en seconde : Résolution graphique d'équations et inéquations

Figure de l'exercice 16 : sur [-4 ; 3], la parabole bleue Cf tournée vers le bas, de sommet (-0,5 ; 9), coupe l'axe des abscisses vers -3,5 et 2,5 ; le segment orange Cg va de (-4 ; 2) à (3 ; 5,5) – corrigé résolution graphique
Figure de l’énoncé

Sur ce repère, un carreau vaut 1 unité sur chaque axe. Ensuite, le sommet de la parabole est à peu près \((-0{,}5\,;9)\).

Correction de l'exercice 16, questions a et b : droite y = 8 en pointillés rouges coupant la parabole en x = -1,5 et x = 0,5, et segments rouges [-4 ; -3,5[ et ]2,5 ; 3] sur l'axe là où f est négative
Questions a) et b)
  • a) La droite \(y=8\) coupe \(\mathcal{C}_f\) en deux points : \(x\approx -1{,}5\) et \(x\approx 0{,}5\), donc \(S=\{-1{,}5\,;0{,}5\}\).
  • b) \(f(x)\lt 0\) : \(\mathcal{C}_f\) est strictement sous l’axe des abscisses aux deux extrémités : \(S\approx[-4\,;-3{,}5[\,\cup\,]2{,}5\,;3]\).
Correction de l'exercice 16, questions c et d : les deux points d'intersection de la parabole et du segment, d'abscisses environ -3,1 et 1,6, marqués en rouge avec des pointillés vers l'axe, et segments rouges [-4 ; -3,1] et [1,6 ; 3] où Cf est sous Cg – corrigé résolution graphique
Questions c) et d)
  • c) \(f(x)=g(x)\) : les courbes se coupent en deux points, d’abscisses \(x\approx -3{,}1\) et \(x\approx 1{,}6\).
  • d) \(f(x)\leqslant g(x)\) : \(\mathcal{C}_f\) est sous \(\mathcal{C}_g\) (ou la touche) à gauche du premier point et à droite du second : \(S\approx[-4\,;-3{,}1]\cup[1{,}6\,;3]\).
Réponse : a) −1,5 et 0,5 ; b) \([-4\,;-3{,}5[\,\cup\,]2{,}5\,;3]\) ; c) environ −3,1 et 1,6 ; d) \([-4\,;-3{,}1]\cup[1{,}6\,;3]\) environ.

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Exercice 17 : Fonctions paires ou impaires (corrigé résolution graphique)

Revoir l’énoncé de l’exercice 17

Énoncé de l'exercice 17 sur la résolution graphique d'équations et d'inéquations en seconde : Fonctions paires ou impaires

Figure de l'exercice 17 : quatre courbes a, b, c, d sur quadrillage ; a une parabole de sommet (0 ; -2), b une courbe ondulée passant par l'origine, c une courbe en cloche de sommet (0 ; 1), d une courbe ondulée passant par (0 ; 1) avec un maximum en (1 ; 2) – corrigé résolution graphique
Figure de l’énoncé

Rappels : une fonction est paire si sa courbe est symétrique par rapport à l’axe des ordonnées (\(f(-x)=f(x)\)) ; elle est impaire si sa courbe est symétrique par rapport à l’origine O (\(f(-x)=-f(x)\)).

Correction de l'exercice 17 : axe des ordonnées en pointillés rouges comme axe de symétrie sur les courbes a et c, centre de symétrie O entouré sur la courbe b avec deux points symétriques reliés, et point (0 ; 1) marqué sur la courbe d, ni paire ni impaire
La réponse sur la figure
  • a) La parabole est symétrique par rapport à l’axe des ordonnées : fonction paire.
  • b) La courbe passe par O, et le creux \((-1{,}5\,;-1)\) est le symétrique de la bosse \((1{,}5\,;1)\) par rapport à O : fonction impaire.
  • c) La courbe en cloche est symétrique par rapport à l’axe des ordonnées : fonction paire.
  • d) La courbe passe par \((0\,;1)\) : une fonction impaire vérifierait \(f(0)=0\), elle n’est donc pas impaire. Elle n’est pas non plus symétrique par rapport à l’axe des ordonnées (maximum en \(x=1\), mais rien de tel en \(x=-1\)) : elle n’est ni paire ni impaire.
Réponse : a) paire ; b) impaire ; c) paire ; d) ni paire ni impaire.

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Exercice 18 : Concentration d'un médicament

Revoir l’énoncé de l’exercice 18

Énoncé de l'exercice 18 sur la résolution graphique d'équations et d'inéquations en seconde : Concentration d'un médicament – corrigé résolution graphique

Figure de l'exercice 18 : courbe violette de la concentration C en mg/L en fonction du temps t en heures, de 0 à 4 h ; elle monte jusqu'à environ 1,2 vers t = 1 h, redescend lentement puis plus vite après 2 h, et tend vers 0
Figure de l’énoncé

Sur l’axe des temps, une grande graduation vaut 0,5 h (30 min) ; sur l’axe des concentrations, une grande graduation vaut 0,5 mg/L.

Correction de l'exercice 18 : lecture en pointillés rouges de C(2) environ 0,9, droite C = 0,5 coupant la courbe vers t = 0,67 h et t = 2,33 h, maximum environ 1,2 vers t = 1 h, et segment rouge de 0,75 h à 2,2 h où la concentration dépasse 0,75 mg/L – corrigé résolution graphique
La réponse sur la figure

1. On part de \(t=2\) sur l’axe horizontal, on monte jusqu’à la courbe et on lit l’ordonnée : \(C(2)\approx 0{,}9\) mg/L. Réponse d).

2. « Au plus égale à 1 » signifie \(C(t)\leqslant 1\) : c’est la réponse d). (L’inéquation c) \(C(t)\lt 1\) exclut les instants où la concentration vaut exactement 1.)

3. La droite \(C=0{,}5\) coupe la courbe deux fois : à la montée vers \(t\approx 0{,}67\) h et à la descente vers \(t\approx 2{,}33\) h. Or \(0{,}67\text{ h}\approx 0{,}67\times 60\approx 40\) min et \(0{,}33\text{ h}\approx 20\) min. Par ailleurs, les propositions a) ≈ 40 min, b) ≈ 2 h 20 min et c) ≈ 0,667 h sont donc toutes justes (a et c désignent le même instant).

4. \(C(t)\gt 0{,}75\) entre environ 0,75 h (45 min) et 2,2 h : réponse d). Puis la réponse c) « dès 45 min » est incomplète : elle ne dit pas quand l’effet s’arrête.

5. Le maximum de la courbe est atteint vers \(t\approx 1\) h : réponse a).

6. La concentration maximale est alors d’environ 1,2 mg/L : réponse b).

Réponse : 1. d) ; 2. d) ; 3. a), b) et c) ; 4. d) ; 5. a) ; 6. b).

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Exercice 19 : Propriétés d'une fonction (corrigé résolution graphique)

Revoir l’énoncé de l’exercice 19

Énoncé de l'exercice 19 sur la résolution graphique d'équations et d'inéquations en seconde : Propriétés d'une fonction

On traduit chaque propriété en information sur la courbe :

  • définie sur \([0\,;8]\) : la courbe va de l’abscisse 0 à l’abscisse 8 ;
  • \(f(x)=3\) a exactement deux solutions, 1 et 3 : la courbe passe par \((1\,;3)\) et \((3\,;3)\), et ne rencontre la droite \(y=3\) nulle part ailleurs ;
  • l’image de 0 est 1 : la courbe part du point \((0\,;1)\) ;
  • \(f(x)\leqslant 0\) a pour ensemble de solutions \([5\,;7]\) : \(f(5)=f(7)=0\), la courbe est sous l’axe entre 5 et 7 et strictement au-dessus partout ailleurs.

Ainsi, par exemple : on part de \((0\,;1)\), on monte à \((1\,;3)\), on continue jusqu’à 4 en \(x=2\) (au-dessus de \(y=3\)), on redescend à \((3\,;3)\), puis on reste sous \(y=3\) : on descend jusqu’à \((5\,;0)\), on passe sous l’axe (minimum \(-1{,}5\) en \(x=6\)), on remonte à \((7\,;0)\) et on finit en \((8\,;1)\), en restant sous 3.

12345678-2-11234Oy = 3f ≤ 0 sur [5 ; 7](0 ; 1)(1 ; 3)(3 ; 3)C
Une courbe possible pour f (il en existe une infinité)
Réponse : toute courbe qui part de \((0\,;1)\), coupe la droite \(y=3\) seulement en \((1\,;3)\) et \((3\,;3)\), et n’est sous l’axe des abscisses (ou dessus) que sur \([5\,;7]\) convient.

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Exercice 20 : Trouver les coordonnées et courbes

Revoir l’énoncé de l’exercice 20

Énoncé de l'exercice 20 sur la résolution graphique d'équations et d'inéquations en seconde : Trouver les coordonnées et courbes – corrigé résolution graphique

Un point d’intersection a des coordonnées \((x\,;y)\) qui vérifient les deux équations : on résout d’abord l’équation obtenue en égalant les deux expressions de \(y\).

1.

\[ \begin{aligned} 2x^2+2x+6&=2x^2-3x+7 \\ 2x+3x&=7-6 \\ 5x&=1 \\ x&=\frac{1}{5}=0{,}2 \end{aligned} \]

De même, les termes \(2x^2\) se simplifient : une seule solution. Ensuite, on calcule l’ordonnée :

\[ y=2\times 0{,}2^2+2\times 0{,}2+6=0{,}08+0{,}4+6=6{,}48 \]

(Vérification avec l’autre équation : \(2\times 0{,}04-3\times 0{,}2+7=0{,}08-0{,}6+7=6{,}48\).) Il y a un seul point d’intersection : \((0{,}2\,;6{,}48)\), soit \(\left(\frac{1}{5}\,;\frac{162}{25}\right)\).

2. Les deux expressions n’existent que pour \(x\neq 0\). Puis pour \(x\neq 0\) :

\[ \frac{1}{x}=\frac{2+3x}{x} \iff 1=2+3x \iff 3x=-1 \iff x=-\frac{1}{3} \]

Ensuite, on a bien \(x\neq 0\). Ordonnée : \(y=\frac{1}{-\frac{1}{3}}=-3\). De plus, il y a un seul point d’intersection : \(\left(-\frac{1}{3}\,;-3\right)\).

Réponse : 1. un point, \((0{,}2\,;6{,}48)\) ; 2. un point, \(\left(-\frac{1}{3}\,;-3\right)\).

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Corrigé des exercices 21 à 30 sur la résolution graphique d'équations et d'inéquations en seconde

Exercice 21 : Résoudre graphiquement

Revoir l’énoncé de l’exercice 21

Énoncé de l'exercice 21 sur la résolution graphique d'équations et d'inéquations en seconde : Résoudre graphiquement

Figure de l'exercice 21 : une parabole orange de sommet l'origine et une droite verte croissante qui la coupe en deux points, dans un repère où un carreau vaut 1 en abscisse et 5 en ordonnée – corrigé résolution graphique
Figure de l’énoncé

1. La fonction carré a pour courbe une parabole de sommet l’origine : c’est la courbe orange, qui représente \(f\). Ensuite, la fonction affine \(g\) a pour courbe une droite : c’est la droite verte, qui coupe l’axe des ordonnées en 6 (\(g(0)=6\)).

Correction de l'exercice 21 : les deux points d'intersection de la parabole et de la droite marqués en rouge, avec des pointillés vers l'axe des abscisses aux abscisses environ -2 et 3
La réponse sur la figure

2. \(x^2=x+6\) revient à \(f(x)=g(x)\) : on lit les abscisses des points d’intersection de la parabole et de la droite. Par ailleurs, on trouve environ \(x\approx -2\) et \(x\approx 3\). (Le dessin est un peu approximatif, d’où l’intérêt de la vérification algébrique.)

3. a)

\[ (x-3)(x+2)=x^2+2x-3x-6=x^2-x-6 \]

b) \(x^2=x+6 \iff x^2-x-6=0 \iff (x-3)(x+2)=0\). Puis un produit est nul si et seulement si l’un des facteurs est nul :

\[ x-3=0 \iff x=3 \qquad\text{ou}\qquad x+2=0 \iff x=-2 \]

Puis on retrouve exactement les solutions lues : \(S=\{-2\,;3\}\). (Vérification : \((-2)^2=4=-2+6\) et \(3^2=9=3+6\).)

Réponse : \(f\) = parabole orange, \(g\) = droite verte ; \(x^2=x+6\) a pour solutions \(-2\) et 3.

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Exercice 22 : Repérer des courbes et résoudre graphiquement (corrigé résolution graphique)

Revoir l’énoncé de l’exercice 22

Énoncé de l'exercice 22 sur la résolution graphique d'équations et d'inéquations en seconde : Repérer des courbes et résoudre graphiquement – corrigé résolution graphique

Figure de l'exercice 22 : l'hyperbole rouge de la fonction inverse, en deux branches, et une droite violette croissante passant par (0 ; 1), qui coupe chaque branche en un point
Figure de l’énoncé

1. La courbe de la fonction inverse est une hyperbole formée de deux branches : c’est la courbe rouge (\(f\)). Ensuite, la fonction affine \(g\) est représentée par une droite : la droite violette, qui passe par \((0\,;1)\) (car \(g(0)=1\)) et monte de 2 quand \(x\) augmente de 1.

Correction de l'exercice 22 : points d'intersection (-1 ; -1) et (0,5 ; 2) marqués en rouge, avec des pointillés vers les abscisses -1 et 0,5 – corrigé résolution graphique
La réponse sur la figure

2. \(\frac{1}{x}=2x+1\) revient à \(f(x)=g(x)\). Puis les deux courbes se coupent aux points \((-1\,;-1)\) et \((0{,}5\,;2)\) : les solutions lues sont \(x=-1\) et \(x=0{,}5\).

3. a)

\[ (2x-1)(x+1)=2x^2+2x-x-1=2x^2+x-1 \]

b) Pour \(x\neq 0\), on multiplie les deux membres par \(x\) :

\[ \frac{1}{x}=2x+1 \iff 1=2x^2+x \iff 2x^2+x-1=0 \iff (2x-1)(x+1)=0 \]

Donc \(2x-1=0\), soit \(x=\frac{1}{2}\), ou \(x+1=0\), soit \(x=-1\). De plus, ces deux valeurs sont non nulles : \(S=\left\{-1\,;\frac{1}{2}\right\}\), ce qui confirme la lecture graphique. (Vérification : \(\frac{1}{0{,}5}=2=2\times 0{,}5+1\) et \(\frac{1}{-1}=-1=2\times(-1)+1\).)

Réponse : \(f\) = hyperbole rouge, \(g\) = droite violette ; \(\frac{1}{x}=2x+1\) a pour solutions \(-1\) et \(\frac{1}{2}\).

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Exercice 23 : L'étude d'une fonction

Revoir l’énoncé de l’exercice 23

Énoncé de l'exercice 23 sur la résolution graphique d'équations et d'inéquations en seconde : L'étude d'une fonction

Figure de l'exercice 23 : parabole verte de f(x) = 0,5x² - 2x - 1 sur [-2 ; 5], qui part de (-2 ; 5), descend jusqu'au minimum (2 ; -3) puis remonte jusqu'à environ 1,5 en x = 5 ; un carreau vaut 0,5 en abscisse et 1 en ordonnée – corrigé résolution graphique
Figure de l’énoncé

Attention à l’échelle : en abscisse, un carreau vaut 0,5 (les graduations 2 et 4 sont tous les quatre carreaux).

Correction de l'exercice 23 : droite y = 1 en pointillés rouges coupant la parabole en deux points marqués en rouge, d'abscisses environ -0,8 et 4,8
La réponse sur la figure

1. On trace la droite \(y=1\) : elle coupe la courbe en deux points d’abscisses \(x\approx -0{,}8\) et \(x\approx 4{,}8\).

2. a) Dans le tableau, \(f(4{,}8)=0{,}92\lt 1\) et \(f(4{,}9)=1{,}205\gt 1\). De plus, comme \(f\) est croissante sur cette partie de la courbe, la solution est entre les deux : \(4{,}8\lt x\lt 4{,}9\).

b) L’encadrement a une amplitude de \(4{,}9-4{,}8=0{,}1\) : c’est une approximation au dixième près.

3. L’autre solution est près de \(-0{,}8\). Par ailleurs, À la calculatrice (\(f\) est décroissante sur \([-2\,;2]\)) :

  • \(f(-0{,}9)=0{,}405+1{,}8-1=1{,}205\gt 1\) et \(f(-0{,}8)=0{,}32+1{,}6-1=0{,}92\lt 1\), donc \(-0{,}9\lt x\lt -0{,}8\) (au dixième) ;
  • \(f(-0{,}83)=0{,}34445+1{,}66-1=1{,}00445\gt 1\) et \(f(-0{,}82)=0{,}3362+1{,}64-1=0{,}9762\lt 1\), donc \(-0{,}83\lt x\lt -0{,}82\) (au centième).

(La valeur exacte, qu’on saura calculer plus tard, est \(2-2\sqrt{2}\approx -0{,}828\).)

Réponse : 1. \(x\approx -0{,}8\) et \(x\approx 4{,}8\) ; 2. \(4{,}8\lt x\lt 4{,}9\), à 0,1 près ; 3. \(-0{,}9\lt x\lt -0{,}8\) puis \(-0{,}83\lt x\lt -0{,}82\).

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Exercice 24 : Ensemble de définition et courbe (corrigé résolution graphique)

Revoir l’énoncé de l’exercice 24

Énoncé de l'exercice 24 sur la résolution graphique d'équations et d'inéquations en seconde : Ensemble de définition et courbe – corrigé résolution graphique

Figure de l'exercice 24 : courbe rouge formée d'un segment montant du point (-3 ; 0) au point (1 ; 2), d'un segment vertical de (1 ; 2) à (1 ; 1), puis d'un segment horizontal de (1 ; 1) à (2 ; 1), dans un quadrillage
Figure de l’énoncé

On prend un carreau pour unité sur chaque axe. Ensuite, une courbe représente une fonction si et seulement si chaque réel \(x\) a au plus une image : autrement dit, toute droite verticale coupe la courbe en un point au maximum.

Ainsi, ici, la courbe contient un segment vertical d’abscisse \(1\), qui va de l’ordonnée \(1\) à l’ordonnée \(2\). Par ailleurs, la droite verticale d’équation \(x = 1\) coupe donc la courbe en une infinité de points : \((1\,;\,1)\), \((1\,;\,1{,}5)\), \((1\,;\,2)\)…

Correction de l'exercice 24 : la droite verticale x = 1 tracée en pointillés rouges rencontre la courbe en plusieurs points, marqués en rouge aux ordonnées 1 ; 1,5 et 2 – corrigé résolution graphique
La réponse sur la figure

De même, le réel \(1\) aurait donc plusieurs images, ce qui est impossible pour une fonction. Puis la question de l’ensemble de définition ne se pose pas.

Réponse : cette courbe n’est pas la représentation graphique d’une fonction, car le réel 1 a plusieurs images (segment vertical en x = 1).

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Exercice 25 : Représentation graphique d'une fonction

Revoir l’énoncé de l’exercice 25

Énoncé de l'exercice 25 sur la résolution graphique d'équations et d'inéquations en seconde : Représentation graphique d'une fonction

Figure de l'exercice 25 : courbe rouge en forme de trapèze qui part du point (-2 ; 0), monte jusqu'à (-1 ; 2), reste horizontale jusqu'à (1 ; 2) puis redescend jusqu'à (2 ; 0) – corrigé résolution graphique
Figure de l’énoncé

On prend un carreau pour unité. Ensuite, toute droite verticale d’abscisse comprise entre \(-2\) et \(2\) coupe la courbe en un seul point, et les autres droites verticales ne la coupent pas : chaque réel a au plus une image. Ensuite, la courbe est donc bien la représentation graphique d’une fonction \(f\).

Puis l’ensemble de définition se lit sur l’axe des abscisses : c’est l’ensemble des abscisses des points de la courbe. Puis la courbe commence en \(x = -2\) et se termine en \(x = 2\), extrémités comprises (les points \((-2\,;\,0)\) et \((2\,;\,0)\) appartiennent à la courbe).

Correction de l'exercice 25 : l'ensemble de définition D = [-2 ; 2] est surligné en rouge sur l'axe des abscisses, sous le trapèze
La réponse sur la figure

De plus, on lit aussi par exemple \(f(-2) = 0\), \(f(0) = 2\), \(f(2) = 0\).

Réponse : c’est la représentation graphique d’une fonction, définie sur \(D = [-2\,;\,2]\).

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Exercice 26 : Représentation graphique ou pas ? (corrigé résolution graphique)

Revoir l’énoncé de l’exercice 26

Énoncé de l'exercice 26 sur la résolution graphique d'équations et d'inéquations en seconde : Représentation graphique ou pas ? – corrigé résolution graphique

Figure de l'exercice 26 : cercle rouge de centre l'origine O et de rayon un carreau, dans un quadrillage
Figure de l’énoncé

La courbe est un cercle de centre O et de rayon 1 (un carreau). De plus, on applique le test de la droite verticale : prenons par exemple la droite d’équation \(x = 0{,}5\). Ensuite, elle coupe le cercle en deux points, l’un au-dessus de l’axe des abscisses, l’autre en dessous.

Correction de l'exercice 26 : la droite verticale x = 0,5 tracée en pointillés rouges coupe le cercle en deux points marqués en rouge, l'un au-dessus et l'autre en dessous de l'axe des abscisses – corrigé résolution graphique
La réponse sur la figure

Par ailleurs, le réel \(0{,}5\) aurait donc deux images. Ainsi, c’est vrai pour tout réel de l’intervalle \(\left]-1\,;\,1\right[\) : par exemple, les points \((0\,;\,1)\) et \((0\,;\,-1)\) sont tous les deux sur le cercle, donc \(0\) aurait deux images, \(1\) et \(-1\). Or une fonction associe à chaque réel une seule image.

Réponse : le cercle n’est pas la représentation graphique d’une fonction (une droite verticale peut le couper en deux points).

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Exercice 27 : Déterminer le signe de f(x)

Revoir l’énoncé de l’exercice 27

Énoncé de l'exercice 27 sur la résolution graphique d'équations et d'inéquations en seconde : Déterminer le signe de f(x)

Figure de l'exercice 27 : courbe C formée de segments reliant les points (-3 ; -1), (-2 ; 0), (-1 ; 2), (0 ; 0) et (2 ; 2), dans un quadrillage – corrigé résolution graphique
Figure de l’énoncé

On prend un carreau pour unité sur chaque axe. Par ailleurs, la courbe relie les points \((-3\,;\,-1)\), \((-2\,;\,0)\), \((-1\,;\,2)\), \((0\,;\,0)\) et \((2\,;\,2)\).

a. L’ensemble de définition est l’ensemble des abscisses des points de \(\mathcal{C}\) : la courbe va de l’abscisse \(-3\) à l’abscisse \(2\), extrémités comprises.

\[ D = [-3\,;\,2] \]

b. Les points d’ordonnée nulle sont les points où la courbe coupe l’axe des abscisses : ce sont les points \((-2\,;\,0)\) et \((0\,;\,0)\). De même, autrement dit, \(f(x) = 0\) a pour solutions \(-2\) et \(0\).

c. Le point d’abscisse nulle est le point où la courbe coupe l’axe des ordonnées : c’est l’origine O\((0\,;\,0)\), car \(f(0) = 0\).

d. Le signe de \(f(x)\) se lit à la position de la courbe par rapport à l’axe des abscisses : \(f(x) \lt 0\) quand la courbe est en dessous, \(f(x) \gt 0\) quand elle est au-dessus.

Correction de l'exercice 27 : les points d'ordonnée nulle d'abscisses -2 et 0 sont marqués en rouge ; f(x) est négatif entre -3 et -2 et positif ensuite, jusqu'à 2
La réponse sur la figure
  • Sur \([-3\,;\,-2[\), la courbe est sous l’axe : \(f(x) \lt 0\).
  • En \(-2\) et en \(0\) : \(f(x) = 0\).
  • Sur \(]-2\,;\,0[\) et sur \(]0\,;\,2]\), la courbe est au-dessus de l’axe : \(f(x) \gt 0\).
\(x\) \(-3\) \(-2\) \(0\) \(2\)
signe de \(f(x)\) − 0 + 0 +
Réponse : a. \(D = [-3\,;\,2]\) ; b. \((-2\,;\,0)\) et \((0\,;\,0)\) ; c. O\((0\,;\,0)\) ; d. \(f(x) \lt 0\) sur \([-3\,;\,-2[\), \(f(x) = 0\) en \(-2\) et \(0\), \(f(x) \gt 0\) sur \(]-2\,;\,0[\,\cup\,]0\,;\,2]\).

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Exercice 28 : Courbe au-dessus d'une droite (corrigé résolution graphique)

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Énoncé de l'exercice 28 sur la résolution graphique d'équations et d'inéquations en seconde : Courbe au-dessus d'une droite – corrigé résolution graphique

\(f(x) = 2x – 3\) et \(g(x) = -\dfrac{1}{2}x + 6\) sont des fonctions affines : leurs courbes sont des droites.

a. On résout l’inéquation \(f(x) \lt g(x)\) :

\[ \begin{aligned} 2x – 3 \lt -\tfrac{1}{2}x + 6 &\iff 2x + \tfrac{1}{2}x \lt 6 + 3 \\ &\iff \tfrac{5}{2}x \lt 9 \\ &\iff x \lt \tfrac{18}{5} = 3{,}6 \end{aligned} \]

Ensuite, on a \(f(x) \lt g(x)\) sur l’intervalle \(\left]-\infty\,;\,3{,}6\right[\) : sur cet intervalle, la droite de \(f\) est sous celle de \(g\).

b. Le point A a pour abscisse la solution de \(f(x) = g(x)\), c’est-à-dire \(x = \dfrac{18}{5} = 3{,}6\) (même calcul avec une égalité). Puis son ordonnée :

\[ f(3{,}6) = 2 \times 3{,}6 – 3 = 4{,}2 \qquad \text{(vérification : } g(3{,}6) = -1{,}8 + 6 = 4{,}2\text{)} \]

Donc A\((3{,}6\,;\,4{,}2)\), soit A\(\left(\dfrac{18}{5}\,;\,\dfrac{21}{5}\right)\).

c. La droite d’équation \(y = 4\) est horizontale. Puis l’ordonnée de A vaut \(4{,}2\) et \(4{,}2 \gt 4\) : A est au-dessus de la droite \(y = 4\).

d. A est au-dessus de la droite \(y = k\) lorsque \(4{,}2 \gt k\). Ensuite, les entiers relatifs \(k\) inférieurs à \(4{,}2\) sont \(4, 3, 2, 1, 0, -1, \dots\) : il faut donc \(k \leqslant 4\).

xyO−11234567−4−22468y = 4CfCgA(3,6 ; 4,2)
Cf est sous Cg pour x < 3,6 ; A(3,6 ; 4,2) est au-dessus de y = 4
Réponse : a. \(\left]-\infty\,;\,3{,}6\right[\) ; b. A\((3{,}6\,;\,4{,}2)\) ; c. oui, car \(4{,}2 \gt 4\) ; d. tous les entiers relatifs \(k \leqslant 4\).

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Exercice 29 : Résoudre graphiquement les inéquations

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Énoncé de l'exercice 29: Résoudre graphiquement les inéquations

On trace la parabole \(\mathcal{C}_f\) d’équation \(y = x^2\) et les deux droites horizontales d’équations \(y = 6\) (courbe de \(g\)) et \(y = 2\) (courbe de \(h\)).

a. Points d’intersection : \(x^2 = 6\) pour \(x = -\sqrt{6}\) ou \(x = \sqrt{6}\) (environ \(\pm 2{,}45\)) ; \(x^2 = 2\) pour \(x = -\sqrt{2}\) ou \(x = \sqrt{2}\) (environ \(\pm 1{,}41\)).

  • \(f(x) \leqslant g(x)\) : la parabole est sur ou sous la droite \(y = 6\) entre \(-\sqrt{6}\) et \(\sqrt{6}\), bornes comprises (inégalité large). \(S_1 = \left[-\sqrt{6}\,;\,\sqrt{6}\right]\).
  • \(f(x) \geqslant h(x)\) : la parabole est sur ou au-dessus de la droite \(y = 2\) à gauche de \(-\sqrt{2}\) et à droite de \(\sqrt{2}\). \(S_2 = \left]-\infty\,;\,-\sqrt{2}\right] \cup \left[\sqrt{2}\,;\,+\infty\right[\).

b. La double inéquation \(h(x) \leqslant f(x) \leqslant g(x)\) demande que les deux conditions soient vraies en même temps : la parabole doit être entre les deux droites. Puis on prend donc les \(x\) communs à \(S_1\) et \(S_2\) :

xyO−3−2−1123−112345678y = 6y = 2Cf−√6−√2√2√6
h(x) ≤ f(x) ≤ g(x) : x dans [−√6 ; −√2] ∪ [√2 ; √6]

\[ S = \left[-\sqrt{6}\,;\,-\sqrt{2}\right] \cup \left[\sqrt{2}\,;\,\sqrt{6}\right] \]

Réponse : a. \(f(x) \leqslant g(x)\) sur \(\left[-\sqrt{6}\,;\,\sqrt{6}\right]\) et \(f(x) \geqslant h(x)\) sur \(\left]-\infty\,;\,-\sqrt{2}\right] \cup \left[\sqrt{2}\,;\,+\infty\right[\) ; b. \(S = \left[-\sqrt{6}\,;\,-\sqrt{2}\right] \cup \left[\sqrt{2}\,;\,\sqrt{6}\right]\).

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Exercice 30 : Déterminer graphiquement l'ensemble des solutions

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Énoncé de l'exercice 30 sur la résolution graphique d'équations et d'inéquations en seconde : Déterminer graphiquement l'ensemble des solutions – corrigé résolution graphique

À la calculatrice, la courbe de \(f(x) = x^2 – 2\) est une parabole de sommet \((0\,;\,-2)\), et celle de \(g(x) = 5\) est la droite horizontale d’équation \(y = 5\).

a. \(f(x) \leqslant g(x)\) : on cherche les abscisses des points de la parabole situés sur ou sous la droite \(y = 5\). De plus, les points d’intersection vérifient \(x^2 – 2 = 5\), soit \(x^2 = 7\), donc \(x = -\sqrt{7}\) ou \(x = \sqrt{7}\) (environ \(\pm 2{,}65\)).

\[ S_a = \left[-\sqrt{7}\,;\,\sqrt{7}\right] \]

b. \(0 \leqslant f(x) \leqslant g(x)\) : la parabole doit être au-dessus de l’axe des abscisses (ou dessus) et sous la droite \(y = 5\) (ou dessus). Ensuite, la parabole coupe l’axe des abscisses quand \(x^2 – 2 = 0\), soit \(x = \pm\sqrt{2}\) (environ \(\pm 1{,}41\)) ; entre \(-\sqrt{2}\) et \(\sqrt{2}\), elle est sous l’axe, donc ces valeurs sont exclues.

xyO−3−2−1123−3−2−11234567y = 5Cf−√7−√2√2√7
0 ≤ f(x) ≤ 5 : x dans [−√7 ; −√2] ∪ [√2 ; √7]

\[ S_b = \left[-\sqrt{7}\,;\,-\sqrt{2}\right] \cup \left[\sqrt{2}\,;\,\sqrt{7}\right] \]

Réponse : a. \(S = \left[-\sqrt{7}\,;\,\sqrt{7}\right]\) ; b. \(S = \left[-\sqrt{7}\,;\,-\sqrt{2}\right] \cup \left[\sqrt{2}\,;\,\sqrt{7}\right]\).

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Corrigé des exercices 31 à 36 sur la résolution graphique d'équations et d'inéquations en seconde

Exercice 31 : Tableau de signes et solution de l'inéquation

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Énoncé de l'exercice 31: Tableau de signes et solution de l'inéquation

a. et b. La courbe de \(f(x) = (x – 1)^2\) sur \([-2\,;\,4]\) est un arc de parabole de sommet \((1\,;\,0)\), qui va de \((-2\,;\,9)\) à \((4\,;\,9)\). Par ailleurs, la courbe de \(g(x) = \dfrac{1}{2}x + \dfrac{5}{2}\) est une droite passant par \((-1\,;\,2)\) et \((3\,;\,4)\).

xyO−2−11234−1123456789CfCg(−0,5 ; 2,25)(3 ; 4)
Cf est sous Cg sur [−0,5 ; 3]

c. \(f(x) \leqslant g(x)\) : on cherche les abscisses des points où la parabole est sur ou sous la droite. Puis les deux courbes se coupent aux points d’abscisses \(-0{,}5\) et \(3\) ; entre les deux, la parabole est sous la droite. Graphiquement : \(S = [-0{,}5\,;\,3]\).

Développer et vérifier (question d)

d. On développe le membre de droite :

\[ \begin{aligned} \left(x + \tfrac{1}{2}\right)(x – 3) &= x^2 – 3x + \tfrac{1}{2}x – \tfrac{3}{2} \\ &= x^2 – \tfrac{5}{2}x – \tfrac{3}{2} \end{aligned} \]

De plus, l’égalité est donc vraie pour tout réel \(x\).

e. On se ramène à une comparaison avec 0 :

\[ \begin{aligned} f(x) – g(x) &= x^2 – 2x + 1 – \tfrac{1}{2}x – \tfrac{5}{2} \\ &= x^2 – \tfrac{5}{2}x – \tfrac{3}{2} = \left(x + \tfrac{1}{2}\right)(x – 3) \end{aligned} \]

Donc \(f(x) \leqslant g(x) \iff \left(x + \tfrac{1}{2}\right)(x – 3) \leqslant 0\). \(x + \tfrac{1}{2}\) s’annule en \(-\tfrac{1}{2}\) et \(x – 3\) en \(3\). Par ailleurs, tableau de signes sur \([-2\,;\,4]\), ensemble de définition de \(f\) :

\(x\) \(-2\) \(-\frac{1}{2}\) \(3\) \(4\)
\(x + \frac{1}{2}\) − 0 + | +
\(x – 3\) − | − 0 +
\(f(x) – g(x)\) + 0 − 0 +

Ainsi, le produit est négatif ou nul sur \(\left[-\tfrac{1}{2}\,;\,3\right]\), qui est bien inclus dans \([-2\,;\,4]\). Ensuite, on retrouve la lecture graphique de la question c.

Réponse : \(f(x) \leqslant g(x)\) pour \(x \in \left[-\tfrac{1}{2}\,;\,3\right]\).

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Exercice 32 : Déterminer les entiers relatifs p et q

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Énoncé de l'exercice 32 sur la résolution graphique d'équations et d'inéquations en seconde : Déterminer les entiers relatifs p et q – corrigé résolution graphique

a. La courbe de \(f(x) = x^2\) sur \([-3\,;\,3]\) est un arc de parabole de sommet O, qui va de \((-3\,;\,9)\) à \((3\,;\,9)\) en passant par \((\pm 1\,;\,1)\) et \((\pm 2\,;\,4)\).

Trouver la droite du bas

b. Les courbes d’équations \(y = x + q\) et \(y = x + p\) sont des droites parallèles de coefficient directeur 1. Puis on veut que la parabole soit entre ces deux droites exactement pour \(x \in [-2\,;\,3]\).

  • Droite du haut \(y = x + p\). Aux bornes \(-2\) et \(3\), la parabole doit toucher cette droite (sinon l’ensemble des solutions déborderait ou s’arrêterait avant). Les points de la parabole d’abscisses \(-2\) et \(3\) sont \((-2\,;\,4)\) et \((3\,;\,9)\). La droite passant par ces deux points a pour coefficient directeur \(\dfrac{9 – 4}{3 – (-2)} = 1\), et \(4 = -2 + p\) donne \(p = 6\). On vérifie : \(x^2 – x – 6 = (x + 2)(x – 3)\), qui est négatif ou nul exactement sur \([-2\,;\,3]\). Donc \(x^2 \leqslant x + 6 \iff x \in [-2\,;\,3]\).
  • Droite du bas \(y = x + q\). Elle doit rester sous la parabole sur tout \([-2\,;\,3]\), pour ne retirer aucune solution. On a \(x^2 – x = \left(x – \tfrac{1}{2}\right)^2 – \tfrac{1}{4} \geqslant -\tfrac{1}{4}\) : il faut \(q \leqslant -\tfrac{1}{4}\), et comme \(q\) est un entier relatif, \(q \leqslant -1\). Par exemple \(q = -1\) : \(x^2 – x + 1 = \left(x – \tfrac{1}{2}\right)^2 + \tfrac{3}{4} \gt 0\), donc \(x – 1 \lt x^2\) pour tout réel \(x\).
xyO−3−2−1123−4−2246810Cfy = x + 6y = x − 1(−2 ; 4)(3 ; 9)
p = 6 et q = −1 : la parabole est entre les deux droites sur [−2 ; 3]

De même, avec \(p = 6\) et \(q = -1\), l’ensemble des solutions de \(x – 1 \leqslant x^2 \leqslant x + 6\) sur \([-3\,;\,3]\) est bien \([-2\,;\,3]\). De plus, pour \(p\), il n’y a pas d’autre choix : avec \(p = 7\), \(x = -2{,}1\) serait aussi solution car \(4{,}41 \leqslant 4{,}9\) ; avec \(p = 5\), \(x = 3\) ne serait plus solution car \(9 \gt 8\).

Réponse : \(p = 6\) et \(q = -1\) (plus généralement, tout entier \(q \leqslant -1\) convient).

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Exercice 33 : Plus petite valeur de p pour les solutions de l'inéquation

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Énoncé de l'exercice 33: Plus petite valeur de p pour les solutions de l'inéquation

La fonction inverse est \(f(x) = \dfrac{1}{x}\) sur \(\mathbb{R}^*\) et \(g(x) = x + p\). Ensuite, dire que le réel \(5\) appartient à l’ensemble des solutions de \(f(x) \leqslant g(x)\), c’est dire que l’inégalité est vraie pour \(x = 5\) :

\[ \begin{aligned} f(5) \leqslant g(5) &\iff \frac{1}{5} \leqslant 5 + p \\ &\iff p \geqslant \frac{1}{5} – 5 \\ &\iff p \geqslant -\frac{24}{5} = -4{,}8 \end{aligned} \]

Puis graphiquement, il faut que le point de l’hyperbole d’abscisse 5, M\((5\,;\,0{,}2)\), soit sur ou sous la droite \(y = x + p\). De plus, quand \(p\) diminue, la droite descend ; la position limite est celle où la droite passe par M, c’est-à-dire \(0{,}2 = 5 + p\).

xyO−1123456−6−5−4−3−2−11234Cfy = x − 4,8M(5 ; 0,2)
Pour p = −4,8, la droite passe par M(5 ; 0,2)
Réponse : la plus petite valeur est \(p = -4{,}8\) (soit \(-\frac{24}{5}\)).

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Exercice 34 : Déterminer graphiquement f(x)=g(x) et f(x)=k(x)

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Énoncé de l'exercice 34 sur la résolution graphique d'équations et d'inéquations en seconde : Déterminer graphiquement f(x)=g(x) et f(x)=k(x) – corrigé résolution graphique

a. et b. La courbe de \(f(x) = \dfrac{1}{2}x^2 – 2x + 2\) est une parabole de sommet \((2\,;\,0)\) ; celles de \(g\) et \(k\) sont les droites horizontales d’équations \(y = 1\) et \(y = \dfrac{9}{2} = 4{,}5\).

xyO−2−1123456−1123456y = 1y = 9/2Cf≈ 0,59≈ 3,41
1 ≤ f(x) ≤ 9/2 : x dans [−1 ; 2 − √2] ∪ [2 + √2 ; 5]

c. On lit les abscisses des points d’intersection :

  • \(f(x) = g(x)\) : la parabole coupe la droite \(y = 1\) en deux points, d’abscisses \(x \approx 0{,}6\) et \(x \approx 3{,}4\).
  • \(f(x) = k(x)\) : la parabole coupe la droite \(y = 4{,}5\) en deux points, d’abscisses \(x \approx -1\) et \(x \approx 5\).

d. On développe :

\[ \frac{1}{2}(x – 2)^2 = \frac{1}{2}\left(x^2 – 4x + 4\right) = \frac{1}{2}x^2 – 2x + 2 = f(x) \]

e. Avec cette forme :

\[ \begin{aligned} f(x) = 1 &\iff (x – 2)^2 = 2 \iff x – 2 = \sqrt{2} \ \text{ou} \ x – 2 = -\sqrt{2} \\ &\iff x = 2 + \sqrt{2} \ \text{ou} \ x = 2 – \sqrt{2} \end{aligned} \]
\[ \begin{aligned} f(x) = \tfrac{9}{2} &\iff (x – 2)^2 = 9 \iff x – 2 = 3 \ \text{ou} \ x – 2 = -3 \\ &\iff x = 5 \ \text{ou} \ x = -1 \end{aligned} \]

Par ailleurs, on retrouve les lectures graphiques : \(2 – \sqrt{2} \approx 0{,}59\) et \(2 + \sqrt{2} \approx 3{,}41\).

f. \(g(x) \leqslant f(x) \leqslant k(x)\) : la parabole doit être entre les droites \(y = 1\) et \(y = 4{,}5\). Ensuite, elle est sous \(y = 4{,}5\) sur \([-1\,;\,5]\), et au-dessus de \(y = 1\) en dehors de \(\left]2 – \sqrt{2}\,;\,2 + \sqrt{2}\right[\). Par ailleurs, en combinant :

\[ S = \left[-1\,;\,2 – \sqrt{2}\right] \cup \left[2 + \sqrt{2}\,;\,5\right] \]

Réponse : \(f(x) = 1\) pour \(x = 2 – \sqrt{2}\) ou \(x = 2 + \sqrt{2}\) ; \(f(x) = \frac{9}{2}\) pour \(x = -1\) ou \(x = 5\) ; \(g(x) \leqslant f(x) \leqslant k(x)\) pour \(x \in \left[-1\,;\,2 – \sqrt{2}\right] \cup \left[2 + \sqrt{2}\,;\,5\right]\).

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Exercice 35 : Déterminer sur R les solutions de l'inéquation

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Énoncé de l'exercice 35: Déterminer sur R les solutions de l'inéquation

La courbe de \(f(x) = (x + 1)^2 – 4\) est une parabole de sommet \((-1\,;\,-4)\).

a. On trace la droite \(y = -3\) et l’axe des abscisses (\(y = 0\)). Puis on cherche les abscisses des points de la parabole situés entre ces deux droites (bornes comprises).

  • La parabole coupe l’axe des abscisses en \(x = -3\) et \(x = 1\).
  • Elle coupe la droite \(y = -3\) en \(x = -2\) et \(x = 0\).
xyO−4−3−2−112−4−3−2−1123y = −3Cf
−3 ≤ f(x) ≤ 0 : x dans [−3 ; −2] ∪ [0 ; 1]

Ainsi, la parabole est entre les deux droites sur \([-3\,;\,-2]\) (branche de gauche) et sur \([0\,;\,1]\) (branche de droite). Graphiquement : \(S = [-3\,;\,-2] \cup [0\,;\,1]\).

b. En ajoutant 4 à chaque membre :

\[ -3 \leqslant (x + 1)^2 – 4 \leqslant 0 \iff 1 \leqslant (x + 1)^2 \leqslant 4 \]

  • \((x + 1)^2 \leqslant 4 \iff (x + 1)^2 – 2^2 \leqslant 0 \iff (x + 3)(x – 1) \leqslant 0\). Le produit s’annule en \(-3\) et en \(1\) et il est négatif entre ses racines (tableau de signes) : \(x \in [-3\,;\,1]\).
  • \((x + 1)^2 \geqslant 1 \iff (x + 1)^2 – 1^2 \geqslant 0 \iff x(x + 2) \geqslant 0\). Le produit s’annule en \(-2\) et en \(0\) et il est positif à l’extérieur des racines : \(x \in \left]-\infty\,;\,-2\right] \cup \left[0\,;\,+\infty\right[\).

De même, les deux conditions doivent être vraies en même temps, on prend les \(x\) communs :

\[ S = [-3\,;\,-2] \cup [0\,;\,1] \]

Vérification : \(f(-3) = 0\), \(f(-2) = -3\), \(f(0) = -3\), \(f(1) = 0\).

Réponse : \(-3 \leqslant f(x) \leqslant 0\) pour \(x \in [-3\,;\,-2] \cup [0\,;\,1]\).

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Exercice 36 : Résoudre graphiquement l'équation avec des valeurs absolues

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Énoncé de l'exercice 36 sur la résolution graphique d'équations et d'inéquations en seconde : Résoudre graphiquement l'équation avec des valeurs absolues – corrigé résolution graphique

a. On enlève les valeurs absolues selon le signe de \(x + 1\) et de \(x – 1\) (rappel : \(|a| = a\) si \(a \geqslant 0\) et \(|a| = -a\) si \(a \leqslant 0\)) :

  • si \(x \leqslant -1\) : \(f(x) = -2(-x – 1) + 3(1 – x) + 2x = 2x + 2 + 3 – 3x + 2x\), soit \(f(x) = x + 5\) ;
  • si \(-1 \leqslant x \leqslant 1\) : \(f(x) = -2(x + 1) + 3(1 – x) + 2x = -2x – 2 + 3 – 3x + 2x\), soit \(f(x) = -3x + 1\) ;
  • si \(x \geqslant 1\) : \(f(x) = -2(x + 1) + 3(x – 1) + 2x = -2x – 2 + 3x – 3 + 2x\), soit \(f(x) = 3x – 5\).

Ensuite, la courbe est donc formée de trois segments : de \((-10\,;\,-5)\) à \((-1\,;\,4)\), puis de \((-1\,;\,4)\) à \((1\,;\,-2)\), puis de \((1\,;\,-2)\) à \((10\,;\,25)\). Puis c’est ce qu’affiche la calculatrice.

xyO−10−8−6−4−2246810−5510152025y = 4y = −2Cf(−1 ; 4)(1 ; −2)
Courbe de f sur [−10 ; 10] avec les niveaux λ = 4 et λ = −2

Compter les solutions (question b)

b. Les solutions de \(f(x) = \lambda\) sont les abscisses des points d’intersection de la courbe avec la droite horizontale \(y = \lambda\). Ensuite, on fait monter cette droite ; les valeurs remarquables sont \(-2\) (minimum local, en \(x = 1\)) et \(4\) (maximum local, en \(x = -1\)). De plus, sur \(\mathbb{R}\), la première branche descend vers \(-\infty\) et la troisième monte vers \(+\infty\).

  • \(\lambda \lt -2\) : la droite ne coupe que la branche de gauche : une solution, \(x = \lambda – 5\).
  • \(\lambda = -2\) : deux solutions, \(x = -7\) et \(x = 1\).
  • \(-2 \lt \lambda \lt 4\) : la droite coupe les trois segments : trois solutions, \(x = \lambda – 5\), \(x = \dfrac{1 – \lambda}{3}\) et \(x = \dfrac{\lambda + 5}{3}\).
  • \(\lambda = 4\) : deux solutions, \(x = -1\) et \(x = 3\).
  • \(\lambda \gt 4\) : la droite ne coupe que la branche de droite : une solution, \(x = \dfrac{\lambda + 5}{3}\).

Exemple : pour \(\lambda = 0\), on trouve trois solutions, \(-5\), \(\dfrac{1}{3}\) et \(\dfrac{5}{3}\). Par ailleurs, si l’on se limite à l’intervalle \([-10\,;\,10]\) de la question a, la branche de gauche n’existe que pour \(\lambda \geqslant -5\) et celle de droite que pour \(\lambda \leqslant 25\) : pour \(\lambda \lt -5\) ou \(\lambda \gt 25\), il n’y a alors aucune solution dans cet intervalle.

Réponse : une solution si \(\lambda \lt -2\) ou \(\lambda \gt 4\) ; deux solutions si \(\lambda = -2\) (\(-7\) et \(1\)) ou \(\lambda = 4\) (\(-1\) et \(3\)) ; trois solutions si \(-2 \lt \lambda \lt 4\).

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La méthode à retenir sur la résolution graphique d'équations et d'inéquations

  • Pour résoudre \(f(x) = k\) ou \(f(x) \geqslant k\), trace la droite horizontale \(y = k\) et lis les abscisses des points de la courbe sur ou au-dessus de cette droite.
  • Pour comparer \(f(x)\) et \(g(x)\), repère d’abord les points d’intersection des deux courbes, puis regarde laquelle est au-dessus entre ces points.
  • Une image se lit sur l’axe des ordonnées, un antécédent sur l’axe des abscisses ; un nombre peut avoir plusieurs antécédents.
  • Choisis les crochets avec soin : fermés pour \(\leqslant\) et \(\geqslant\), ouverts pour \(\lt\), \(\gt\) et l’infini.
  • Les solutions doivent rester dans l’ensemble de définition : on ne lit rien en dehors de la courbe.

Les erreurs fréquentes

  • Donner des ordonnées comme solutions d’une inéquation : les solutions sont toujours des valeurs de \(x\).
  • Oublier un point isolé où la courbe touche la droite, comme \(x = 2\) dans \(f(x) \leqslant -1\) (exercice 1).
  • Garder les abscisses des points d’intersection dans une inégalité stricte.
  • Écrire un intervalle pour un ensemble de définition donné par un tableau : c’est un ensemble fini de nombres.
  • Garder une solution négative pour une longueur (la valeur \(1 – \sqrt{2}\) de l’exercice 3).

Questions fréquentes

Une résolution graphique est-elle acceptée comme preuve en seconde ?

Une lecture graphique donne des solutions souvent approchées : elle est acceptée quand l’énoncé dit « résoudre graphiquement ». Ainsi, si l’on demande une valeur exacte, il faut confirmer par le calcul, comme avec \(1 + \sqrt{2}\) dans l’exercice 3.

Comment savoir si une borne est incluse ou exclue ?

De même, regarde le symbole de l’inéquation : \(\geqslant\) ou \(\leqslant\) incluent les abscisses où il y a égalité, \(\gt\) ou \(\lt\) les excluent. Puis vérifie aussi les extrémités de l’ensemble de définition : elles sont incluses si la courbe s’y arrête par un point ou un petit trait.

Que faire si les points d’intersection ne tombent pas sur le quadrillage ?

Ensuite, on donne une valeur approchée lue au mieux, par exemple « environ 2,4 », en précisant qu’il s’agit d’une lecture graphique. De plus, la calculatrice (menu intersection) ou un logiciel de calcul formel permettent ensuite d’obtenir une valeur plus précise ou exacte.

Pour aller plus loin :

Réviser efficacement : corrigé résolution graphique

D’abord, cherche chaque exercice seul, sur une feuille de brouillon. Ensuite, compare ta démarche avec la correction, étape par étape. Ainsi, chaque erreur devient une occasion de progresser. Par ailleurs, corrigé résolution graphique en seconde demande surtout de la régularité.

Puis par exemple, note sur une fiche les pièges rencontrés. Enfin, pour aller plus loin, l’article Équation de Wikipédia présente la notion autrement. Également, tu peux continuer avec corrigé des 37 exercices sur les systèmes de deux équations en seconde.

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