Baccalauréat Exercices Théorème des valeurs intermédiaires

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Exercice 1

Soit la fonction numérique f définie par:

1 - Montrer que l'équation f(x) = 0 admet au moins une solution dans l'intervalle [1; 2[.

2 - Calculer la fonction dérivée de f.

3 - Vérifier que la dérivée de f s'annule en 1. Et étudier le signe de cette dérivée.

4 - Montrer que l'équation f(x) = 0 admet une solution unique dans l'intervalle [1; 2[.

5 - Utiliser la méthode de dichotomie pour trouver une solution approchée de l'équation f(x) = 0 dans l'intervalle [1; 2[.

Solution

1 - La fonction f est définie sur l'ensemble ℝ-{2} par une fonction rationnelle. Elle est donc continue sur cet ensemble.

D'autre part

f(1) = 2.

Donc

Donc l'équation f(x) = 0 admet au moins une solution dans l'intervalle [1; 2[.

2 - Fonction dérivée de la fonction f.

3 - Calcul de f'(1)

f'(1) = 0.

Donc, le polynôme "x3 - 3x2 + 2" est divisible par "x - 1".

Il suffit d'effectuer une division euclidienne pour trouver que

x3 - 3x2 + 2 = (x - 1)(x2 – 2x – 2).

Pour trouver les zéros pour le polynôme "x2 – 2x – 2", on calcule le discriminant

Δ = 12.

On calcule les zéros pour le polynôme "x2 – 2x – 2"

x1 = 1 - 3.

Et

x2 = 1 + 3.

Le tableau de signe de la fonction dérivée est

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4 - Le tableau de variations de la fonction f

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La fonction f est donc strictement décroissante dans l'intervalle [1; 2[.

La solution à l'équation f(x) = 0 dans l'intervalle [1; 2[ est donc unique.

5 - Utilisation de la méthode de dichotomie pour trouver une solution approchée à l'équation f(x) = 0 dans l'intervalle [1; 2[.

On divise l'intervalle [1; 2[ en deux intervalles [1; 1,5] et [1,5; 2[.

f(1).f(1.5)=2,25>0

f(1.5). lim x→2 x > 2 f(x)=-∞<0

On garde donc l'intervalle [1,5; 2[ qu'on divise en deux intervalles [1,5; 1,75] et [1,75; 2[.

f(1,5).f(1,75)=-2,5<0

f(1,75). lim x→2 x > 2 f(x)=+∞>0

On garde donc l'intervalle [1,5; 1,75] qu'on divise en deux intervalles [1,5; 1,625] et [1,625; 1,75].

f(1,5).f(1,625)=0,13>0

f(1,625).f(1,75)=-0,25<0

La solution à l'équation f(x) = 0 dans l'intervalle [1; 2[ est comprise entre 1,625 et 1,75.