QCM Manipulations calculatoires

Où en sommes nous avec les équations - Exercice 1

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Question 1

Soit xx un réel strictement positif. Les solutions de l'équation ex+67ex=0e^{x} +6 -7e^{-x}=0 sont :
a.\bf{a.} S={e7;0}S=\left\{e^{-7};0\right\}                                                                                                           \;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\; b.\bf{b.} S={7;0}S=\left\{7;0\right\}

c.\bf{c.} S={ln(7);0}S=\left\{\ln\left(7\right);0\right\}                                                                                                          \;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\; d.\bf{d.} S={0}S=\left\{0\right\}

Correction
La bonne reˊponse est\red{\text{La bonne réponse est}} d\red{d}
Dans un premier temps, nous allons transformer l'équation ex+67ex=0e^{x} +6 -7e^{-x}=0 . Nous multiplier de part et d'autre du signe égale par exe^{x}. Il vient :
ex×(ex+67ex)=ex×0e^{x}\times\left(e^{x} +6 -7e^{-x}\right)=e^{x}\times0
ex×ex+6×ex7ex×ex=0e^{x} \times e^{x} +6\times e^{x} -7e^{-x} \times e^{x} =0
ex+x+6ex7ex+x=0e^{x+x} +6e^{x} -7e^{-x+x} =0
e2x+6ex7e0=0e^{2x} +6e^{x} -7e^{0} =0 . On rappelle que : e0=1e^{0}=1
e2x+6ex7=0e^{2x} +6e^{x} -7=0
On écrit l'équation e2x+6ex7=0e^{2x} +6e^{x} -7=0 sous la forme (ex)2+6ex7=0\left(e^{x} \right)^{2} +6e^{x} -7=0
On va effectuer un changement de variable. On pose X=exX=e^{x}
Il en résulte que {X2+6X7=0X=ex\left\{\begin{array}{c} {X^{2} +6X-7=0} \\ {X=e^{x} } \end{array}\right. .
On utilise le discriminant
Δ=64\Delta =64
.
Il existe donc deux racines réelles distinctes notées X1X_{1} et X2X_{2} tels que
X1=bΔ2aX_{1} =\frac{-b-\sqrt{\Delta } }{2a} et X2=b+Δ2aX_{2} =\frac{-b+\sqrt{\Delta } }{2a}
X1=7X_{1} =-7 et X2=1X_{2} =1.
Or nous avons posé X=exX=e^{x} , il en résulte que
ex=7e^{x} =-7 ou encore ex=1e^{x} =1
  •  Reˊsolvons d’une part :\red{\text{ Résolvons d'une part :}} ex=1e^{x} =1. Il vient alors que ex=1ex=e0e^{x} =1\Leftrightarrow e^{x} =e^{0} \Leftrightarrow
    x=0x=0
  •  Reˊsolvons d’autre part :\red{\text{ Résolvons d'autre part :}} ex=7e^{x} =-7. Or ex>0e^{x} >0 , donc l'équation ex=7e^{x} =-7 n'a pas de solution.
  • Finalement la solution de l'équation ex+67ex=0e^{x} +6 -7e^{-x}=0 est
    S={0}S=\left\{0\right\}

    Question 2

    Soit x0x\ge 0. L'équation 2x4x16=02x -4\sqrt{x} -16=0 admet :
    a.\bf{a.} Une solution entière                                                                                               \;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\; b.\bf{b.} Deux solutions positives

    c.\bf{c.} Aucune solution                                                                                                          \;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\; d.\bf{d.} Une solution irrationnelle

    Correction
    La bonne reˊponse est\red{\text{La bonne réponse est}} a\red{a}
    On écrit l'équation 2x4x16=02x -4\sqrt{x} -16=0 sous la forme 2(x)24x16=02\left(\sqrt{x} \right)^{2} -4\sqrt{x} -16=0
    On va effectuer un changement de variable. On pose X=xX=\sqrt{x}
    Il en résulte que {2X24X16=0X=x\left\{\begin{array}{c} {2X^{2} -4X-16=0} \\ {X=\sqrt{x} } \end{array}\right. .
    On utilise le discriminant
    Δ=144\Delta =144
    .
    Il existe donc deux racines réelles distinctes notées X1X_{1} et X2X_{2} tels que
    X1=bΔ2aX_{1} =\frac{-b-\sqrt{\Delta } }{2a} et X2=b+Δ2aX_{2} =\frac{-b+\sqrt{\Delta } }{2a}
    X1=2X_{1} =-2 et X2=4X_{2} =4.
    Or nous avons posé X=xX=\sqrt{x} , il en résulte que
    x=2\sqrt{x} =-2 ou encore x=4\sqrt{x} =4
  •  Reˊsolvons d’une part :\red{\text{ Résolvons d'une part :}} x=4\sqrt{x} =4. Il vient alors que x=4\sqrt{x} =4\Leftrightarrow
    x=42=16x=4^{2}=16
  •  Reˊsolvons d’autre part :\red{\text{ Résolvons d'autre part :}} x=2\sqrt{x} =-2. Or x0\sqrt{x} \ge0 , donc l'équation x=2\sqrt{x} =-2 n'a pas de solution.
  • Finalement la solution de l'équation 2x4x16=02x -4\sqrt{x} -16=0 est
    S={16}S=\left\{16\right\}

    L'équation admet donc une unique solution entière.