Notion déquation : I- Complétons légalité : 3 + .... = 8 |
Les pointillés représentent un nombre
inconnu.Lobjectif de la résolution dune équation est de trouver cette
inconnue. Dans ce cas précis les .... représentent : 5 En effet 5 + 3 = 8 |
Il en va de même pour : 5 x .... = 15 ou .... = 3 |
En effet 3 x 5 = 15 |
dés la 4ème | |
- Résoudre une équation Un nombre inconnu peut être représenté par une lettre ,généralement on désigne une inconnue par la lettre x. Résoudre une équation dinconnue x consiste à trouver la (ou les )valeur de x. |
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I
- Résoudre
une équation du type a + x = b , MÉTHODE Pour trouver la valeur de x (ou les valeurs de x ) il faut isoler x. Pour isoler x on applique la règle de transposition suivante. RÈGLES DE TRANSPOSITION Si a + b = c Alors a = c - b On peut aussi écrire b = c - a On isole x en ajoutant lopposé de a aux deux membres de légalité (ce qui revient à retrancher a )
Considérons léquation : x + a = b La solution de cette équation est x = b - a = b + ( - a ) ( b - a ) est la valeur qui si elle est ajoutée à a donne b . |
Exemples : 3 + x = 4 x = 4 - 3 = 1 En effet : 3 + 1 = 4
5 + x = 8 x = 8 - 5 = 3 En effet : 5 + 3 = 8
17 + x = 15 x = 15 - 17 = - 2 En effet: 17 + ( - 2 ) = 15
- 10 + x = 5 x = 5 - ( - 10 ) = 5 + 10 = 15 En effet : - 10 + ( 15 ) = 5
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II - Résoudre une équation du type a ´ x = b ou x est linconnue : Pour trouver la valeur de x (ou les valeurs de x ) il faut isoler x. règle de transposition Pour isoler x on applique la règle de transposition suivante. RÈGLES DE TRANSPOSITION a étant différent de 0 On isole x en multipliant les deux membres de légalité par linverse de a. la solution de cette équation est
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Exemples I :
Exemples II : 3 ´ x = 6 x = 6 / 3 = 2 En effet 3 ´ ( 2 ) = 6
5 ´ x = 15 x = 15 / 5 = 3 En effet 5 ´ ( 3 ) = 15
3 ´ x = 18 x = 18 / ( 3 ) = 6 En effet 3 ´ ( 6 ) = 18
5 ´ x = 2 x = 2 / 5 En effet 5 ´ ( 2 / 5 ) = 2 |
Résoudre une équation dinconnue x du type ax + b = c (par exemple 2x + 3 = 5 ) consiste à trouver la valeur ( ou les valeurs ) de x pour laquelle (lesquelles) lexpression est vérifiée. Lorsque léquation est de la forme on transfère dabord le nombre additionné "b" puis le nombre "a" qui multiplie x (a différent de 0 ).
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Exemple : Exemple |
dés
la 3ème Lorsque léquation proposée nest pas présentée sous une des formes précédentes on transfère des termes de part et dautre du signe = , de façon à obtenir une forme dexpression classique.
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Exemple : 3 x + 4 = 2x - 5transférons 2 x à gauche du signe =3 x + 4 - 2x = -5additionnons les x ensemble :x + 4 = - 5nous retrouvons bien une expression connue. Exemple -2 x - 8 = - 4x + 4transférons - 4 x à gauche du signe = - 2x - 8 - ( - 4x ) = 4-2 x - 8 + 4x = 4additionnons les x ensemble : 2 x - 8 = 4nous retrouvons bien une expression connue. Le fait additionner les x ensemble , sappelle réduire lexpression. |
Règle :
Un produit est nul que si lun de ses facteurs est nul : si a.b = 0 alors a = 0 ou b = 0. |
Exemple : ( x - 2 ) . ( x+ 3 )= 0 Alors ( x -2 ) = 0 ou ( x + 3 ) = 0 La solution est donc x = 2 ou x = - 3 |
Résoudre une équation du premier degré, sans fraction. MÉTHODE : A/ On simplifie lécriture en enlevant les parenthèses et les crochets. B/ On effectue les opérations. C/ On cherche à obtenir une égalité équivalente de la forme ax=b en appliquant les règles.
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Exemple:
Résoudre léquation:
7 - 3 ( 4 - 2 x ) - 5 [ 2 - 3 ( x - 5 ) ] = 4 - 3 ( x - 4)
Solution: On simplifie lécriture de léquation en enlevant les parenthèses et les crochets. 7 - 1 2 + 6 x - 5 [ 2 - 3 x + 15 ] = 4 - 3 x + 12 7 - 12 + 6 x - 10 + 15 x - 75 = 4 - 3 x + 12. On effectue les opérations 21x - 90 = 16 - 3x. On cherche à obtenir une égalité équivalente de la forme ax = b. Pour cela: - On repère les termes "mal placés": 21x - 90 = 16 - 3x - On applique les règles en ajoutant les opposés des termes repérés de chaque côté de légalité: 21x - 90 + 90 = 16 - 3x + 90 21x = 106 - 3x 21x + 3x =106 -3x + 3x ![]()
![]() |
Résoudre une équation du
premier degré avec fraction.
Méthode : A/ On simplifie en enlevant les parenthèses et les crochets. B/ On simplifie les fractions sil y a lieu. C/ On met au même dénominateur. D/ On applique les règles 3 et 4 E/ On termine les calculs.
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Exemple:
Résoudre léquation:
Solution: On simplifie en enlevant les parenthèses et les crochets: On commence par réduire au même dénominateur les fraction à lintérieur des crochets On simplifie les fractions si possibles: On met au même dénominateur:
On applique les règles ![]() On termine les calculs comme précédemment: 32-11x=24-30x 30-11x=24-32 19x=-8
La solution de léquation est : |
Équation du type x² = a
(a est un nombre positif )
a étant un nombre positif donné , léquation x² = a admet deux solutions : |
Exemple : Léquation x² = 6 a pour solutions : Attention on notera que |
Résoudre un problème
à laide dune équation.
Exemple:
Ange a reçu pour son magasin 57 revues semblables, 38 cassettes et 43 livres.
Au total la facture sélève à 14 417 F mais le prix de chaque article est illisible. Ange se souvient quune revue coûte 35 F de plus quune cassette et que chaque livre coûte le double dune revue. Aidez-le à retrouver les prix illisibles.
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Solution: -Choix de linconnue: Si lon connaît le prix de lun quelconque des trois articles, on peut connaître les prix des deux autres. Les calculs sont plus faciles si lon connaît le prix dune cassette car il suffit alors de faire une addition et une multiplication. Donc soit x le prix dune cassette. -Traduction de lénoncé, mise en équation (il faut relire lénoncé...): Le prix dune revue est : x + 35 Le prix dun livre est : 2 ( x + 35 ) Le prix total est : 38 x + 57 ( x +35 ) +43 X 2 ( x + 35 ). Or ce prix est 14 417, doù : 38x +57 ( x +35 ) + 86 ( x + 35 ) =14417.
-Résolution de léquation: 38x + 57 + 1995 + 86x + 3010=14417 181x = 14417 - 5005 = 9412
- Retour à lénoncé et réponse: Le prix dune cassette est 52 F. 52 + 35 = 87. Le prix dune revue est 87 F. 2 X 87 = 174. Le prix dun livre est 174 F. |
ÉQUATION DE
DEGRÉS SUPÉRIEUR A 1
La résolution des équations de degrés supérieur à 1 consiste à trouver comme dans le cas des équations de degrés 1 lensemble des valeurs de x vérifiant léquation. POUR RÉSOUDRE UNE ÉQUATION DE DEGRÉS SUPÉRIEUR A 1.
1) Transposer tous les termes de léquation à gauche du signe égal (=). 2) Factoriser le premier membre de léquation. 3) Utiliser la propriété : A.B = 0 on en déduit A = 0 ou B = 04) Écrire lensemble des solution .FACTORISATION. Pour factoriser une somme on peut : 1) faire apparaître un facteur commun puis factoriser , 2) utiliser les produits remarquables , 3) utiliser les deux méthodes 1) et 2) .
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Exemple: Résoudre léquation: ( 7 - 3 x ) ( 5 x - 2 ) = 25x² - 20 x + 4 .
Solution: Lorsque linconnue dune équation a un exposant supérieur à 1, il faut toujours écrire légalité donnée: a = b, sous la forme: a - b = 0. ( 7 - 3 x ) ( 5 x - 2 ) = ( 25 x ² - 20 x + 4 ) ( 7- 3 x ) ( 5 x - 2 ) - ( 25 x² - 20 x + 4 )=0 Puis on essaie de factoriser ( a -b). On ne développe que sil nest pas possible de factoriser: ( 7 - 3 x ) ( 5 x - 2 ) - ( 5 x - 2 )² = 0 ( 5 x - 2 ) [ ( 7 - 3 x ) - ( 5 x - 2 ) ] = 0 ( 5 x - 2 ) ( 7 - 3 x - 5 x + 2 ) = 0 ( 5 x - 2 ) ( 9 - 8 x ) = 0 . On applique la règle : un produit est nul si lun de ses facteurs est nul. Il y a donc deux possibilités: On résout les équations ainsi obtenues: 5x = 2 9 = 8x
Il y a donc deux solutions à cette équation: |
EXEMPLE : (x- 1).(2x + 2) = 2x.(x + 3)
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Solution : (x - 1).(2x + 2) = 2x.(x + 3) développons 2x² + 2x - 2x - 3 = 2x² + 6x réduisons 2x² - 3 = 2x² + 6x transférons 2x² - 3 - 2x² - 6x = 0 - 3 - 6x = 0 -6x = 3 ![]() |
RÉSOLUTION
DÉQUATIONS PAR UNE MISE EN FACTEUR COMMUN Exemple : résoudre x(x - 1) = (x - 1).(x + 2)
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Solutions :
x(x - 1) = (x - 1).(x + 2) donc x(x - 1) - (x - 1).(x + 2) = 0 donc (x - 1)[x -(x + 2)] = 0 donc (x - 1)[x - x + 2] = 0 donc (x - 1)[ 2] = 0 donc (x - 1) = 0 d'ou x = 1S = {1} |
III - 1 RÉSOLUTION DÉQUATION DU
TYPE : A² - B² =0
Exemple Résoudre (x - 2)² = 9
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Solution :(x - 2)² =
9
d'ou (x - 2)² - 9 = 0
d'ou (x - 2)² - 3² = 0
d'ou (x -2 - 3).(x - 2 + 3) = 0
(x -2 - 3) = 0
ou (x - 2 + 3) = 0 d'ou x - 5 = 0 ou x + 1 = 0 d'ou x = 5 ou x = - 1S = { - 1; 5 } |
Exemple résoudre (x + 1)² - (x + 3)² = 0 |
Solution : (x + 1)² - (x + 3)² = 0 d'ou (x + 1 + x + 3).( x + 1 - x - 3) = 0 d'ou (2x + 4) = 0x = - 2 S = { - 2} |
Exemples : Résoudre les équations: A ) x² - 49 = 42 B) ( 5 x - 3 )² = 1 C) 2x² - 27 = 101.
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Solution A: x² - 49 = 0 Il faut factoriser. (x - 7)(x + 7) = 0 x = 7 ou x = - 7.
Solution B: B = ( 5x - 3 )² - 1² = 0 [ ( 5 x - 3 ) - 1 ] [ ( 5x - 3 ) + 1 ] = 0 ( 5 x - 4 ) ( 5 x - 2 ) = 0 5x - 4 = 0 ou 5 x - 2 = 0
Solution C: C = 2x² - 27 - 101 = 0 2x² - 128 = 0 2 ( x² - 64 ) = 0 2 ( x - 8 ) ( x + 8 ) = 0 x = 8 ou x = - 8 . |
RÉSOUDRE UNE ÉQUATION AVEC DES
VALEURS ABSOLUES
POUR RÉSOUDRE UNE ÉQUATION DU TYPE : | x - a | = b .
1) Si b < 0 , léquation na aucune solution S = {} 2) Si b = 0 , léquation a une seule solution x = a. S = { a } 3) Si b > 0 , léquation a deux solutions : a + b et a - b. S = { a + b ; a - b}
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Exemple : résoudre | x - 3| = 4
Solution : Cette expression mathématique signifie que la distance de 3 à x est égale à 4 . Les méthodes de résolution nous permettent de conclure: En effet 4 est supérieur à 0, donc S = {4 + 3 ; 4 - 3} ; S = {7; 1 }.
Exemple : résoudre | x - 5| = 3
Solution : Cette expression mathématique signifie que la distance de 5 à x est égale à 3 . Les méthodes de résolution nous permettent de conclure: En effet 3 est supérieur à 0, doncS = { 5 + 3 ; 5 - 3 }; S = { 8 ; 2 }. |
POUR RÉSOUDRE UNE ÉQUATION DU TYPE : EXEMPLE 1 DISTANCES ET ÉQUATIONS Déterminer les nombres x qui vérifient les équations: Commentaire: - Deux méthodes sont à votre disposition pour résoudre léquation (1): Vous pouvez interpréter cette équation géométrique, en termes de distance, en utilisant un axe muni dun repère unitaire sur lequel vous placez les points A et B dabscisses respectives 2 et - 6. Dans une démarche algébrique vous savez aussi que deux nombres ont même valeur absolue si, et seulement si, ils sont soit égaux, soit opposés. - Une démarche analogue permet la résolution de léquation (2).
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Solution géométrique Si A, B et M sont les points dun axe dabscisses respectives 2, - 6 et x, légalité (1) équivaut à : MA = MB . M est donc le milieu I de [AB]. Léquation (1) a pour unique solution labscisse de I, soit -2.
Une solution algébrique équivaut à x - 2 = x + 6 ou x - 2 = - ( x + 6 ) Légalité x - 2 = x + 6 étant impossible, léquation (1) équivaut à : x - 2 = - (x + 6) soit 2x = - 4, doù x = - 2.
2/ Léquation (2):
Une solution géométrique Si A, C et M sont les points dun axe, dabscisses respectives 2, - 1 et x, alors léquation (2) équivaut à: AM = 2CM. Il existe deux points I et J qui vérifient cette égalité: I est le symétrique, dabscisse - 4, du point A par rapport au point C, J est sur le segment [CM] tel que AJ = 2CJ : J a donc pour abscisse 0. Lensemble des solutions de (2) est donc lensemble: S = { - 4 ; 0 }.
Une méthode algébrique les nombres x - 2 et 2x + 2 ayant la même valeur absolue,légalité (2) est équivalente à: x - 2 = 2x + 2 ou x - 2 = - (2x + 2 ) soit encore : x = - 4 ou x = 0. Doù S = { - 4 ; 0 }. |
ÉQUATION ET SOMME DE VALEURS ABSOLUES
DISTANCES ET ÉQUATIONS Déterminer les nombres x qui vérifient les équations:
Commentaire: - Deux méthodes sont à votre disposition pour résoudre léquation (1): Vous pouvez interpréter cette équation géométrique, en termes de distance, en utilisant un axe muni dun repère unitaire sur lequel vous placez les points A et B dabscisses respectives 2 et - 6. Dans une démarche algébrique vous savez aussi que deux nombres ont même valeur absolue si, et seulement si, ils sont soit égaux, soit opposés. - Une démarche analogue permet la résolution de léquation (2).
MÉTHODES: Lutilisation dun axe muni dun repère unitaire permet dinterpréter en termes de distance légalité en distinguant les différents cas. Une approche algébrique est aussi possible à partir de la définition de la valeur absolue dun nombre en fonction de son signe.
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Une solution géométrique Considérons sur une droite (D), munie dun repère unitaire, les points A et B dabscisses respectives - 3 et 2 et M un point dabscisse x.
Léquation proposée sécrit : MA + MB = 7 (2). - Si M appartient à [AB ] alors MA + MB = AB , soit MA + MB = 5.
Légalité (1) nest donc pas vérifiée lorsque M appartient à [AB]. - Si M appartient à la demi-droite dorigine A ne contenant pas B, la relation (2) sécrit : 2MA + AB = 7 soit encore 2(- 3 - x)+ 5 = 7. Doù x = - 4.
Cette valeur est acceptable car, inférieure à - 3, elle correspond à un point de la demi-droite étudiée. - Si M appartient à la demi-droite dorigine B ne contenant pas A, la relation (2) sécrit : 2BM + AB = 7 soit encore 2(x - 2)+ 5 = 7. Doù x = 3 . Cette valeur est acceptable car, supérieure à 2, elle correspond à un point de la demi-droite étudiée.
Finalement lensemble des solutions de léquation (1) est donc: {- 4, 3}. Indications pour une solution algébrique Il reste alors à résoudre, dans chacun des intervalles, les équations déduites de ce tableau. |
RÉSOUDRE UNE ÉQUATION OU LINCONNUE FIGURE AU DÉNOMINATEUR
Exemple : Résolvez léquation MÉTHODE : Pour résoudre une équation où linconnue figure au dénominateur, on se ramène à une équation et on résout A(x) = 0. Les valeurs de x qui annulent le dénominateur ne peuvent pas être des solutions.
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SOLUTION : On écrit léquation sous la forme
Or, dire équivaut à dire A = 0 et On résout donc léquation Celle-ci a pour solutions - 2 et 3. Aucune de ces solutions nannule le dénominateur (x+1)(x-1), donc les solutions de léquation proposée sont -2 et 3. |
ÉQUATION DU SECOND DEGRÉS Définition : équation du second degré. Léquation ax2 + x + c = 0 , a non nul, est dite équation du second degré. Les solutions de cette équation sont aussi appelées les racines du polynôme P(x) = ax2 + x + c cest à dire : si x1 est solution de léquation ax2 + bx + c = 0 alors P(x1) = 0 |
Définition : discriminant. On appelle discriminant du polynôme P(x) = ax2 + x + c le nombre D = b2 - 4ac.
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Pour résoudre ax2 + x + c = 0. 1) calculer le discriminant D = b2 - 4ac Si D< 0 alors léquation nadmet pas de solution S = { }. Si D= 0 alors léquation admet une solution unique, S = {(-b) / 2a }. Si D> 0 alors léquation admet deux solutions , x1 = (-b - x2 = (-b + S ={ (-b - |
2) Si les coefficients le permettent on peut rechercher une « solution évidente » en remplaçant x, par , -2, -1, 0, 1, 2 , dans léquation et vérifier (ou non) qune de ces valeurs est solution de léquation. 3) Si léquation du second degré admet deux solutions x1 et x2 , et si on connaît une de ces solutions (par exemple en déterminant une solution évidente du type :-2, -1, 0, 1, 2) alors on peut trouver lautre solution en utilisant les relations : x1 + x2 = -b/a et x1 . x2 = c/a.
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EXEMPLE : Résoudre dans R : (E) : x2 - 3x + 7 = 0 |
Calcul de D : D = ( - 3)2 - 4.1 .7 =9 - 28 = - 19
D est négatif S = { } |
EXEMPLE : Résoudre dans R : (E) : 2x2 + 5x + 1 = 0
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Calcul de D : D = ( -5)2 - 4.2.1 = 25 - 8 = 17(D est positif , (E) admet deux solutions ) calcul de x1 et x2 : x1 = ( - 5 - x2 = ( - 5 + S = { ( - 5 - ![]() ![]() |
EXEMPLE : Résoudre dans R : (E) : x2 - 2x + 1 = 0
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Calcul de D : D = ( -2)2 - 4.1.1 = 0 D est nul donc (E) admet une seule solutioncalcul de x0 : x0 = - (-2) / (2.1) = 1 S = {1} |
EXEMPLE : Cas particuliers: a) Recherche de racines évidentes Résoudre dans R : x2 + x - 12 = 0
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Solution : si on remplace x par - 2, - 1, 0 , 1, 2, on saperçoit de tête quaucune de ces valeurs ne vérifie léquation . par contre en remplaçant x par 3 on obtient : (3)2 + 3 - 12 = 0 x1 = 3 est donc solution si on utilise ensuite la relation du cours x1 . x2 = c / a on obtient 3.x2 = - 12 / 1 dou on tire x2 = - 4 S = { - 4; 3} |
EXEMPLE : b) Équation du type 4x2 - 1 = 0
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Solution : 4x2 - 1 = 0 (identité remarquable) (2x -1).(2x + 1) = 0 dou 2x - 1 = 0 ou 2x + 1 = 0 x = - 1 / 2 ou x = 1 / 2 S = { - 1 / 2 ; 1 / 2 } |
EXEMPLE : c) Équation du type 8x2 + 5 = 0
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Solution : 8x2 est toujours positif donc 8x2 + 5 est toujours supérieur à 5 et ne peut donc pas être nul. S = {} |
RÉSOLUTION DÉQUATION DU TYPE : Cos x = Cos a On appliquera toujours la même méthode. Si Cos x = Cos a alors x = a + 2kp ou x = - a + 2kp S = { a + 2kp ; x = - a + 2kp } |
RÉSOLUTION DÉQUATION DU TYPE : sin x = sin a On appliquera toujours la même méthode. Si sin x = sin a alors x = a + 2kp ou x = p - a + 2kp S = { a + 2kp ; x = - a + 2kp } |
Résolution déquations avec logarithme
MÉTHODE:
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MÉTHODE A RETENIR : Recherche de lensemble de définition D. Transformation de léquation en somme de logarithmes (pour obtenir des produits plutôt que des quotients). Utilisation des théorèmes du cors pour obtenir une égalité entre deux logarithmes. Utilisation de la propriété ln a = ln b donc a = b pour obtenir une équation sans logarithme. Résolution de léquation - On vérifie que les solutions appartiennent à D. |
On se propose de
résoudre dans ![]() ![]() MÉTHODE: On cherche lensemble des x pour lesquels cette équation existe. En utilisant les propriétés algébriques de ln, on transforme léquation pour se ramener à : ln (A) = ln(B). On applique le théorème "la fonction ln est une bijection" : ln (A) = ln(B) équivaut à A = B, et on résout léquation obtenue. On vérifie si les valeurs trouvées appartiennent à lensemble de définition de léquation, et on donne lensemble solution.
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SOLUTION : Ensemble de définition : La quantité dont on prend le logarithme doit être strictement positive. Pour que léquation existe, il faut : · Transformation Comme ln a + ln b = ln ab, léquation devient ln (x - 1) (x - 3) = ln 3. Résolution technique Comme la fonction ln est une bijection, léquation équivaut à : ![]() ·Vérification Il faut ![]() |
REMARQUES PRATIQUES I:
Pour chercher lensemble solution, il faut se souvenir quil y a autant dinéquations à poser que de ln portant sur des expressions différentes comportant x. Dans lécriture de léquation, si un logarithme est soustrait, il est préférable de le transposer dans lautre membre. Par exemple, léquation ln x - ln (x + 1) = ln 2 devient ln x = ln 2 + ln (x + 1). Si tous les ln ne portent que sur x (ou la même expression); par exemple : ![]() Ne pas confondre ![]() De plus, Lnx² existe pour tout réel, sauf 0. |
Remarque pratique II On ne peut résoudre par un procédé algébrique une équation comme 2 x - 1 + ln (x + 2) = 0, somme dun polynôme et dun logarithme de linconnue.Seule une résolution approchée de léquation f (x) = 0 est possible.
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Équation en Ln Résoudre dans ![]()
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Solution :
On cherche lensemble de définition de cette équation.
![]() Léquation (E) équivaut à :
une propriété du cours permet dobtenir : ![]() Cette équation équivaut à : ![]() 0 nappartient pas à D. Les solutions de léquation sont donc : |
Résolution déquations avec des exponentielles
MÉTHODES :
Utiliser les propriétés algébriques de la fonction exponentielle pour se ramener à: une équation de la forme: eu(x) = ev(x). une inéquation de la forme: eu(x) £ ev(x) ou eu(x) < ev(x). Utiliser la bijection ou la croissance de la fonction exponentielle pour résoudre ces équations ou ces inéquations. Effectuer, éventuellement, le changement de variable |
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Exercice : Résoudre
dans R l'équation:
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Solution
Pour tout nombre réel x, l'équation (1) est équivalente à: eln3.e-5.e2x = e 3-2x.car 3 = eln3 car e a. eb = ea+b.La fonction exponentielle est une bijection de R sur R* +, l'équation (1) équivaut donc à : 2x - 5 + ln 3 = 3 - 2x. ![]() |
Résolution déquations aux solutions complexes
Résoudre dans C les équations du second degré suivantes : 2x² - 10x + 13 = 0
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Solution :Il sagit là déquations du second degré à
coefficients réels :
on calcule d² = D On a ici D = 10² - 4x2x13
donc En conséquence : D = 4xi², et les solutions de léquation (E1) sont :(5 - i ) / 2 ; ( 5 + i) / 2 |