Savoir résoudre des équations avec les exponentielles - Exercice 2

20 min
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Résoudre les équation suivantes sur R\mathbb{R}.
Question 1

e2x+2ex−3=0e^{2x} +2e^{x} -3=0

Correction
On écrit l'équation e2x+2ex−3=0e^{2x} +2e^{x} -3=0 sous la forme (ex)2+2ex−3=0\left(e^{x} \right)^{2} +2e^{x} -3=0
On va effectuer un changement de variable. On pose X=exX=e^{x}
Il en résulte que {X2+2X−3=0X=ex\left\{\begin{array}{c} {X^{2} +2X-3=0} \\ {X=e^{x} } \end{array}\right. .
On utilise le discriminant
Δ=16\Delta =16
.
Il existe donc deux racines réelles distinctes notées X1X_{1} et X2X_{2} tels que
X1=−b−Δ2aX_{1} =\frac{-b-\sqrt{\Delta } }{2a} et X2=−b+Δ2aX_{2} =\frac{-b+\sqrt{\Delta } }{2a}
X1=−3X_{1} =-3 et X2=1X_{2} =1.
Or nous avons posé X=exX=e^{x} , il en résulte que
ex=−3e^{x} =-3 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=1⇔ex=e0⇔e^{x} =1\Leftrightarrow e^{x} =e^{0} \Leftrightarrow
    x=0x=0
  •  Reˊsolvons d’autre part :\red{\text{ Résolvons d'autre part :}} ex=−3e^{x} =-3. Or ex>0e^{x} >0 , donc l'équation ex=−3e^{x} =-3 n'a pas de solution.
  • Finalement la solution de l'équation e2x+2ex−3=0e^{2x} +2e^{x} -3=0 est
    S={0}S=\left\{0\right\}
    Question 2

    e2x+4ex−5=0e^{2x} +4e^{x} -5=0

    Correction
    On écrit l'équation e2x+4ex−5=0e^{2x} +4e^{x} -5=0 sous la forme (ex)2+4ex−5=0\left(e^{x} \right)^{2} +4e^{x} -5=0
    On va effectuer un changement de variable. On pose X=exX=e^{x}
    Il en résulte que {X2+4X−5=0X=ex\left\{\begin{array}{c} {X^{2} +4X-5=0} \\ {X=e^{x} } \end{array}\right. .
    On utilise le discriminant
    Δ=36\Delta =36
    .
    Il existe donc deux racines réelles distinctes notées X1X_{1} et X2X_{2} tels que
    X1=−b−Δ2aX_{1} =\frac{-b-\sqrt{\Delta } }{2a} et X2=−b+Δ2aX_{2} =\frac{-b+\sqrt{\Delta } }{2a}
    X1=−5X_{1} =-5 et X2=1X_{2} =1.
    Or nous avons posé X=exX=e^{x} , il en résulte que
    ex=−5e^{x} =-5 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=1⇔ex=e0⇔e^{x} =1\Leftrightarrow e^{x} =e^{0} \Leftrightarrow
    x=0x=0
  •  Reˊsolvons d’autre part :\red{\text{ Résolvons d'autre part :}} ex=−5e^{x} =-5. Or ex>0e^{x} >0 , donc l'équation ex=−5e^{x} =-5 n'a pas de solution.
  • Finalement la solution de l'équation e2x+4ex−5=0e^{2x} +4e^{x} -5=0 est
    S={0}S=\left\{0\right\}
    Question 3

    ex+7−8e−x=0e^{x} +7 -8e^{-x}=0

    Correction
    Dans un premier temps, nous allons transformer l'équation ex+7−8e−x=0e^{x} +7 -8e^{-x}=0 . Nous multiplier de part et d'autre du signe égale par exe^{x}. Il vient :
    ex×(ex+7−8e−x)=ex×0e^{x}\times\left(e^{x} +7 -8e^{-x}\right)=e^{x}\times0
    ex×ex+7×ex−8e−x×ex=0e^{x} \times e^{x} +7\times e^{x} -8e^{-x} \times e^{x} =0
    ex+x+7ex−8e−x+x=0e^{x+x} +7e^{x} -8e^{-x+x} =0
    e2x+7ex−8e0=0e^{2x} +7e^{x} -8e^{0} =0 . on rappelle que : e0=1e^{0}=1
    e2x+7ex−8=0e^{2x} +7e^{x} -8=0
    On écrit l'équation e2x+7ex−8=0e^{2x} +7e^{x} -8=0 sous la forme (ex)2+7ex−8=0\left(e^{x} \right)^{2} +7e^{x} -8=0
    On va effectuer un changement de variable. On pose X=exX=e^{x}
    Il en résulte que {X2+7X−8=0X=ex\left\{\begin{array}{c} {X^{2} +7X-8=0} \\ {X=e^{x} } \end{array}\right. .
    On utilise le discriminant
    Δ=81\Delta =81
    .
    Il existe donc deux racines réelles distinctes notées X1X_{1} et X2X_{2} tels que
    X1=−b−Δ2aX_{1} =\frac{-b-\sqrt{\Delta } }{2a} et X2=−b+Δ2aX_{2} =\frac{-b+\sqrt{\Delta } }{2a}
    X1=−8X_{1} =-8 et X2=1X_{2} =1.
    Or nous avons posé X=exX=e^{x} , il en résulte que
    ex=−8e^{x} =-8 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=1⇔ex=e0⇔e^{x} =1\Leftrightarrow e^{x} =e^{0} \Leftrightarrow
    x=0x=0
  •  Reˊsolvons d’autre part :\red{\text{ Résolvons d'autre part :}} ex=−8e^{x} =-8. Or ex>0e^{x} >0 , donc l'équation ex=−8e^{x} =-8 n'a pas de solution.
  • Finalement la solution de l'équation ex+7−8e−x=0e^{x} +7 -8e^{-x}=0 est
    S={0}S=\left\{0\right\}
    Question 4
    A faire une fois que vous aurez vu la fonction logarithme népérien .

    2e2x−4ex−16=02e^{2x} -4e^{x} -16=0

    Correction
    On écrit l'équation 2e2x−4ex−16=02e^{2x} -4e^{x} -16=0 sous la forme 2(ex)2−4ex−16=02\left(e^{x} \right)^{2} -4e^{x} -16=0
    On va effectuer un changement de variable. On pose X=exX=e^{x}
    Il en résulte que {2X2−4X−16=0X=ex\left\{\begin{array}{c} {2X^{2} -4X-16=0} \\ {X=e^{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=−b−Δ2aX_{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=exX=e^{x} , il en résulte que
    ex=−2e^{x} =-2 ou encore ex=4e^{x} =4

    A=eln⁡(A)A=e^{\ln \left(A\right)} avec A>0A>0
  •  Reˊsolvons d’une part :\red{\text{ Résolvons d'une part :}} ex=4e^{x} =4. Il vient alors que ex=4⇔ex=eln⁡(4)⇔e^{x} =4\Leftrightarrow e^{x} =e^{\ln \left(4\right)} \Leftrightarrow
    x=ln⁡(4)x=\ln \left(4\right)
  •  Reˊsolvons d’autre part :\red{\text{ Résolvons d'autre part :}} ex=−2e^{x} =-2. Or ex>0e^{x} >0 , donc l'équation ex=−2e^{x} =-2 n'a pas de solution.
  • Finalement la solution de l'équation 2e2x−4ex−16=02e^{2x} -4e^{x} -16=0 est
    S={ln⁡(4)}S=\left\{\ln \left(4\right)\right\}
    Question 5
    A faire une fois que vous aurez vu la fonction logarithme népérien .

    ex−1−2ex=0e^{x} -1-\frac{2}{e^{x} } =0

    Correction
    On va simplifier l'équation, en mettant tout au même dénominateur.
    ex−1−2ex=0⇔e2x−ex−2ex=0⇔(ex)2−ex−2ex=0e^{x} -1-\frac{2}{e^{x} } =0\Leftrightarrow \frac{e^{2x} -e^{x} -2}{e^{x} } =0\Leftrightarrow \frac{\left(e^{x} \right)^{2} -e^{x} -2}{e^{x} } =0

    AB=0⇔A=0\frac{A}{B} =0\Leftrightarrow A=0 B≠0B\ne 0
    Comme ex≠0e^{x} \ne 0 car ex>0e^{x} >0 alors (ex)2−ex−2ex=0⇔(ex)2−ex−2=0\frac{\left(e^{x} \right)^{2} -e^{x} -2}{e^{x} } =0\Leftrightarrow \left(e^{x} \right)^{2} -e^{x} -2=0
    On va effectuer un changement de variable. On pose X=exX=e^{x}
    Il en résulte que {X2−X−2X=ex\left\{\begin{array}{c} {X^{2} -X-2} \\ {X=e^{x} } \end{array}\right. .
    On utilise le discriminant
    Δ=9\Delta =9
    .
    Il existe donc deux racines réelles distinctes notées X1X_{1} et X2X_{2} tels que
    X1=−b−Δ2aX_{1} =\frac{-b-\sqrt{\Delta } }{2a} et X2=−b+Δ2aX_{2} =\frac{-b+\sqrt{\Delta } }{2a}
    X1=−1X_{1} =-1 et X2=2X_{2} =2.
    Or nous avons posé X=exX=e^{x} , il en résulte que
    ex=−1e^{x} =-1 ou encore ex=2e^{x} =2

    A=eln⁡(A)A=e^{\ln \left(A\right)}
  •  Reˊsolvons d’une part :\red{\text{ Résolvons d'une part :}} ex=2e^{x} =2. Il vient alors que ex=2⇔ex=eln⁡(2)⇔e^{x} =2\Leftrightarrow e^{x} =e^{\ln \left(2\right)} \Leftrightarrow
    x=ln⁡(2)x=\ln \left(2\right)
  •  Reˊsolvons d’autre part :\red{\text{ Résolvons d'autre part :}} ex=−1e^{x} =-1. Or ex>0e^{x} >0 , donc l'équation ex=−1e^{x} =-1 n'a pas de solution.
  • Finalement la solution de l'équation ex−1−2ex=0e^{x} -1-\frac{2}{e^{x} } =0 est
    S={ln⁡(2)}S=\left\{\ln \left(2\right)\right\}

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