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Trigonométrie réciproque

Différentes équations - Exercice 1

20 min
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Question 1

Soit xx un nombre réel. Résoudre l'équation EE suivante :
E:arccos(x)=2arccos(34)E : \arccos(x) = 2 \arccos\left( \dfrac{3}{4} \right)

Correction
On a :
E:arccos(x)=2arccos(34)E : \arccos(x) = 2 \arccos\left( \dfrac{3}{4} \right)
Cette équation EE, d'inconnue xx, est définie sur l'intervalle [1;1][-1 \,;\, 1].
On a :
03410arccos(34)π202arccos(34)π0 \leqslant \dfrac{3}{4} \leqslant 1 \,\,\, \Longrightarrow \,\,\, 0 \leqslant \arccos\left( \dfrac{3}{4} \right) \leqslant \dfrac{\pi}{2} \,\,\, \Longrightarrow \,\,\, 0 \leqslant 2\arccos\left( \dfrac{3}{4} \right) \leqslant \pi.
Comme 0arccos(x)π0 \leqslant \arccos\left( x \right) \leqslant \pi également, nous pouvons prendre le cosinus des deux membres qui composent l'équation EE. On a alors :
cos(arccos(x))=cos(2arccos(34))x=cos(2[arccos(34)])x=2cos2(arccos(34))1\cos \left( \arccos(x) \right) = \cos \left( 2 \arccos\left( \dfrac{3}{4} \right) \right) \,\,\, \Longleftrightarrow \,\,\, x = \cos \left( 2 \left[ \arccos\left( \dfrac{3}{4} \right) \right] \right) \,\,\, \Longleftrightarrow \,\,\, x = 2\cos^2 \left( \arccos\left( \dfrac{3}{4} \right) \right) - 1
Ceci nous donne :
x=2(cos(arccos(34)))21x=2(34)21x=2(916)1x=18161x = 2 \left( \cos \left( \arccos\left( \dfrac{3}{4} \right) \right) \right)^2 - 1 \,\,\, \Longleftrightarrow \,\,\, x = 2\left( \dfrac{3}{4} \right)^2- 1 \,\,\, \Longleftrightarrow \,\,\, x = 2\left( \dfrac{9}{16} \right)- 1 \,\,\, \Longleftrightarrow \,\,\, x = \dfrac{18}{16} - 1
Donc :
x=18161616x=181616x=216x=18x = \dfrac{18}{16} - \dfrac{16}{16} \,\,\, \Longleftrightarrow \,\,\, x = \dfrac{18-16}{16} \,\,\, \Longleftrightarrow \,\,\, x = \dfrac{2}{16} \,\,\, \Longleftrightarrow \,\,\, x = \dfrac{1}{8}
Donc, on peut conclure que l'équation EE admet une unique solution, à savoir :
SE={18}\mathscr{S}_E = \left\lbrace \, \dfrac{1}{8} \, \right\rbrace