Inéquations quotients : pour aller plus loin - Exercice 1

25 min
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Résoudre les inéquations suivantes :
Question 1

(2x+6)(x−1)2x−5>0\dfrac{\left(2x+6\right)\left(x-1\right)^{2}}{x-5}>0

Correction
Pour résoudre cette inéquation, il faut tout d'abord faire le tableau de signe de l'expression (2x+6)(x−1)2x−5\dfrac{\left(2x+6\right)\left(x-1\right)^{2}}{x-5}.

Pour étudier le signe d'un quotient :
  • On cherche les valeurs qui annulent le dénominateur. (valeurs interdites)
  • On étudie le signe du numérateur et du dénominateur et on regroupe dans un tableau le signe de chaque terme.
  • On utilise la règle des signes pour remplir la dernière ligne.
En italique ce sont des phrases explicatives qui ne doivent pas apparaitre sur vos copies, elles servent juste à vous expliquer le raisonnement.
  • D’une part :\red{\text{D'une part :}}
  • 2x+6=0⇔2x=−6⇔x=−62=−32x+6=0\Leftrightarrow 2x=-6\Leftrightarrow x=\dfrac{-6}{2}=-3
    Soit x↦2x+6x\mapsto 2x+6 est une fonction affine croissante car son coefficient directeur a=2>0a=2>0. (Cela signifie que la fonction MONTE donc on commencera dans la ligne 2x+62x+6 par le signe (−)\left(-\right) et dès que l'on dépasse la valeur x=−3x=-3 on mettra le signe (+)\left(+\right) dans le tableau de signe.)
  • D’autre part :\red{\text{D'autre part :}}
  • (x−1)2\left(x-1\right)^{2} est un carré. Or un carré est toujours positif ou nul. Il s'annule uniquement lorsque x−1=0⇔x=1x-1=0\Leftrightarrow x=1 .
    (Cela signifie que l'on mettra le signe (+)\left(+\right) partout dans la ligne (x−1)2\left(x-1\right)^{2}, sauf pour x=1x=1 où l'on mettra 00.)
  • Enfin :\red{\text{Enfin :}}
  • x−5=0⇔x=5x-5=0\Leftrightarrow x=5 . Attention, ici x=5x=5 est une valeur interdite.
    Soit x↦x−5x\mapsto x-5 est une fonction affine croissante car son coefficient directeur a=1>0a=1>0. (Cela signifie que la fonction MONTE donc on commencera dans la ligne x−5x-5 par le signe (−)\left(-\right) et dès que l'on dépasse la valeur x=5x=5 on mettra le signe (+)\left(+\right) dans le tableau de signe.)
    Le tableau du signe du quotient est donné ci-dessous :
    (La double barre dans le tableau indique que x=5x=5 est une valeur interdite)
    Maintenant que nous avons le tableau de signe, nous allons pouvoir résoudre l'inéquation (2x+6)(x−1)2x−5>0\dfrac{\left(2x+6\right)\left(x-1\right)^{2}}{x-5}>0. Il nous faut regarder la dernière ligne du tableau de signe. En effet, (2x+6)(x−1)2x−5>0\dfrac{\left(2x+6\right)\left(x-1\right)^{2}}{x-5}>0 signifie que nous cherchons le signe plus{\color{red}\text{plus}} dans la dernière ligne du tableau de signe. Comme l'inégalité est stricte, les valeurs qui annulent le numérateur, x=−3x=-3 et x=1x=1, ne font pas partie des solutions, et la valeur interdite x=5x=5 n'en fait jamais partie (crochets ouverts).
    Ainsi :
    S=]−∞;−3[∪]5;+∞[S=\left]-\infty;-3\right[\cup\left]5;+\infty\right[
    Question 2

    (x−3)(2x+4)2x+1<0\dfrac{\left(x-3\right)\left(2x+4\right)^{2}}{x+1}<0

    Correction
    Pour résoudre cette inéquation, il faut tout d'abord faire le tableau de signe de l'expression (x−3)(2x+4)2x+1\dfrac{\left(x-3\right)\left(2x+4\right)^{2}}{x+1}.

    Pour étudier le signe d'un quotient :
    • On cherche les valeurs qui annulent le dénominateur. (valeurs interdites)
    • On étudie le signe du numérateur et du dénominateur et on regroupe dans un tableau le signe de chaque terme.
    • On utilise la règle des signes pour remplir la dernière ligne.
    En italique ce sont des phrases explicatives qui ne doivent pas apparaitre sur vos copies, elles servent juste à vous expliquer le raisonnement.
  • D’une part :\red{\text{D'une part :}}
  • x−3=0⇔x=3x-3=0\Leftrightarrow x=3
    Soit x↦x−3x\mapsto x-3 est une fonction affine croissante car son coefficient directeur a=1>0a=1>0. (Cela signifie que la fonction MONTE donc on commencera dans la ligne x−3x-3 par le signe (−)\left(-\right) et dès que l'on dépasse la valeur x=3x=3 on mettra le signe (+)\left(+\right) dans le tableau de signe.)
  • D’autre part :\red{\text{D'autre part :}}
  • (2x+4)2\left(2x+4\right)^{2} est un carré. Or un carré est toujours positif ou nul. Il s'annule uniquement lorsque 2x+4=0⇔2x=−4⇔x=−42=−22x+4=0\Leftrightarrow 2x=-4\Leftrightarrow x=\dfrac{-4}{2}=-2 .
    (Cela signifie que l'on mettra le signe (+)\left(+\right) partout dans la ligne (2x+4)2\left(2x+4\right)^{2}, sauf pour x=−2x=-2 où l'on mettra 00.)
  • Enfin :\red{\text{Enfin :}}
  • x+1=0⇔x=−1x+1=0\Leftrightarrow x=-1 . Attention, ici x=−1x=-1 est une valeur interdite.
    Soit x↦x+1x\mapsto x+1 est une fonction affine croissante car son coefficient directeur a=1>0a=1>0. (Cela signifie que la fonction MONTE donc on commencera dans la ligne x+1x+1 par le signe (−)\left(-\right) et dès que l'on dépasse la valeur x=−1x=-1 on mettra le signe (+)\left(+\right) dans le tableau de signe.)
    Le tableau du signe du quotient est donné ci-dessous :
    (La double barre dans le tableau indique que x=−1x=-1 est une valeur interdite)
    Maintenant que nous avons le tableau de signe, nous allons pouvoir résoudre l'inéquation (x−3)(2x+4)2x+1<0\dfrac{\left(x-3\right)\left(2x+4\right)^{2}}{x+1}<0. Il nous faut regarder la dernière ligne du tableau de signe. En effet, (x−3)(2x+4)2x+1<0\dfrac{\left(x-3\right)\left(2x+4\right)^{2}}{x+1}<0 signifie que nous cherchons le signe moins{\color{red}\text{moins}} dans la dernière ligne du tableau de signe. Comme l'inégalité est stricte, les valeurs qui annulent le numérateur, x=−2x=-2 et x=3x=3, ne font pas partie des solutions, et la valeur interdite x=−1x=-1 n'en fait jamais partie (crochets ouverts).
    Ainsi :
    S=]−1;3[S=\left]-1;3\right[
    Question 3

    (−x+2)(x−5)23x+6≤0\dfrac{\left(-x+2\right)\left(x-5\right)^{2}}{3x+6}\le0

    Correction
    Pour résoudre cette inéquation, il faut tout d'abord faire le tableau de signe de l'expression (−x+2)(x−5)23x+6\dfrac{\left(-x+2\right)\left(x-5\right)^{2}}{3x+6}.

    Pour étudier le signe d'un quotient :
    • On cherche les valeurs qui annulent le dénominateur. (valeurs interdites)
    • On étudie le signe du numérateur et du dénominateur et on regroupe dans un tableau le signe de chaque terme.
    • On utilise la règle des signes pour remplir la dernière ligne.
    En italique ce sont des phrases explicatives qui ne doivent pas apparaitre sur vos copies, elles servent juste à vous expliquer le raisonnement.
  • D’une part :\red{\text{D'une part :}}
  • −x+2=0⇔−x=−2⇔x=2-x+2=0\Leftrightarrow -x=-2\Leftrightarrow x=2
    Soit x↦−x+2x\mapsto -x+2 est une fonction affine décroissante car son coefficient directeur a=−1<0a=-1<0. (Cela signifie que la fonction DESCEND donc on commencera dans la ligne −x+2-x+2 par le signe (+)\left(+\right) et dès que l'on dépasse la valeur x=2x=2 on mettra le signe (−)\left(-\right) dans le tableau de signe.)
  • D’autre part :\red{\text{D'autre part :}}
  • (x−5)2\left(x-5\right)^{2} est un carré. Or un carré est toujours positif ou nul. Il s'annule uniquement lorsque x−5=0⇔x=5x-5=0\Leftrightarrow x=5 .
    (Cela signifie que l'on mettra le signe (+)\left(+\right) partout dans la ligne (x−5)2\left(x-5\right)^{2}, sauf pour x=5x=5 où l'on mettra 00.)
  • Enfin :\red{\text{Enfin :}}
  • 3x+6=0⇔3x=−6⇔x=−63=−23x+6=0\Leftrightarrow 3x=-6\Leftrightarrow x=\dfrac{-6}{3}=-2 . Attention, ici x=−2x=-2 est une valeur interdite.
    Soit x↦3x+6x\mapsto 3x+6 est une fonction affine croissante car son coefficient directeur a=3>0a=3>0. (Cela signifie que la fonction MONTE donc on commencera dans la ligne 3x+63x+6 par le signe (−)\left(-\right) et dès que l'on dépasse la valeur x=−2x=-2 on mettra le signe (+)\left(+\right) dans le tableau de signe.)
    Le tableau du signe du quotient est donné ci-dessous :
    (La double barre dans le tableau indique que x=−2x=-2 est une valeur interdite)
    Maintenant que nous avons le tableau de signe, nous allons pouvoir résoudre l'inéquation (−x+2)(x−5)23x+6≤0\dfrac{\left(-x+2\right)\left(x-5\right)^{2}}{3x+6}\le0. Il nous faut regarder la dernière ligne du tableau de signe. En effet, (−x+2)(x−5)23x+6≤0\dfrac{\left(-x+2\right)\left(x-5\right)^{2}}{3x+6}\le0 signifie que nous cherchons le signe moins{\color{red}\text{moins}} dans la dernière ligne du tableau de signe. Comme l'inégalité est large, les valeurs qui annulent le numérateur, x=2x=2 et x=5x=5, font partie des solutions. Le quotient est négatif sur ]2;5[\left]2;5\right[ et sur ]5;+∞[\left]5;+\infty\right[, et il vaut 00 en x=5x=5 : ces deux morceaux se rejoignent donc en un seul intervalle [2;+∞[\left[2;+\infty\right[. La valeur interdite x=−2x=-2 n'en fait jamais partie (crochet ouvert).
    Ainsi :
    S=]−∞;−2[∪[2;+∞[S=\left]-\infty;-2\right[\cup\left[2;+\infty\right[

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