Résoudre une équation...façon prépa.

Commençons par deux exemples simples d'équations mal rédigées.

  

Résoudre l'équation 2x + 4 = 8 d'inconnue réelle x.

2x + 4 = 8 ⇔ x = 2

x n'est pas quantifié.

Il n'y a pas de conclusion.

 

Résoudre l'équation 4x = x d'inconnue réelle x.

4x = x ⇔ 4 = 1 donc impossible

x n'est pas quantifié.

Il est interdit de diviser par 0, pourquoi x ne serait pas nul ?

"donc impossible" ne veut rien dire.

De toute façon il y a une solution, 0.

Pas de conclusion non plus.

 

 

 

Une résolution d'équation se fait en 3 étapes.

 

Dans un premier temps, on introduit la variable.

Ainsi si il est demandé de résoudre une équation (E) d'inconnue x ∈ A, on commencera par "Soit x ∈ A".

De la même façon, par exemple, pour résoudre (E') d'inconnue z complexe, on commencera par "Soit z ∈ C".

 

Dans un second temps, on procède par équivalence.

Il faut parfois discuter selon les valeurs de x, mais au final on doit traiter tous les cas possibles.

On suppose que x est strictement positif, alors ...⇔...⇔...⇔...

On suppose que x est strictement négatif, alors ...⇔...⇔...⇔...

On remarque que 0 n'est pas solution.

 

Finalement dans un troisième temps on regroupe les cadres de travail, c'est-à-dire qu'on vérifie que les solutions trouvées appartiennent bien à l'ensemble sur lequel on résout l'équation (souvent R auquel cas il n'y a pas de soucis) et on conclue.

Rien de tel que des exemples pour illustrer ça.

 

 

Résoudre l'équation 2x + 4 = 8 d'inconnue réelle x.

Soit x ∈ R

2x + 4 = 8 ⇔ x = 2 (⇔ x ∈ {2} )
L'ensemble S des solutions de l'équation de départ est S={2}.

 

 

Résoudre l'équation x² 4 d'inconnue réelle x.

Soit x ∈ R

x² = 4 ⇔ x² − 4 = 0 ⇔ (x+2) (x−2) = 0 ⇔ x = −2 ou x = 2 (⇔ x ∈ {−2 ; 2} )
L'ensemble S des solutions de l'équation de départ est S={−2 ; 2}.

 

 

Résoudre l'équation 2x² = 3 − 5x d'inconnue réelle x.

Soit x ∈ R

2x² = 3 − 5x ⇔ 2x² + 5x - 3 = 0

On appelle Δ le discriminant de cette équation du second degré.

Δ = 5² + 24 = 49 = 7²

L'équation admet donc deux racines distincites qui sont −3 et 1/2.

L'ensemble S des solutions de l'équation de départ est S={−3 ; 1/2}

 

 

Résoudre l'équation x|x| = 5x d'inconnue réelle x.

Soit x ∈ R

0 est clairement solution de l'équation.

On suppose que x ∈ R+. (On peut donc diviser par x et dire que |x| = x)

x|x| = 5x ⇔ |x| = 5 ⇔ x = 5

On suppose que x ∈ R. (On peut donc diviser par x et dire que |x| = −x)

x|x| = 5x ⇔ |x| = 5 ⇔ −x = 5 ⇔ x = −5

L'ensemble S des solutions de l'équation de départ est S={-5 ; 0 ; 5}

 

 

Les résolutions n'ont bien sûr pas besoin, en prépa, d'être aussi détaillées tant qu'elles restent aussi triviales que celles-ci. 

Il n'est même plus nécessaire d'introduire le discriminant pour résoudre des équations du second degré.

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