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Equation à resoudre exp

Posté par
Sensya
29-07-14 à 16:36

Bonjour,

Je vais rentrer en prépa à Lille, et j'ai trouvé un devoir préparatoire en maths !
Seulement j'ai beaucoup de problèmes sur certaines questions dont celle-ci:
4e(-5x) + 3e(-3x) - e(-x) = 0 , grâce à un changement d'inconnue résoudre l'équation
J'ai pensé à poser e(-x) = X , et comme e(a*x) = (e(x))^a alors je pouvais tomber sur ca: 4X^5 + 3X^3 - X = 0
Mais après plusieurs recherches je ne trouve rien et aucune autre méthode, pouvez vous m'aider s'il vous plait ?

Posté par
shawarma
re : Equation à resoudre exp 29-07-14 à 16:47

Bonjour,

tu es bien parti, continue de factoriser : 4x^5+3x^2-x=x(4x^4+3x^2-1)

Donc pour le second terme, équation bicarrée... à toi

Posté par
Sensya
re : Equation à resoudre exp 29-07-14 à 16:56

J'ai bien fait ce que tu as dit, d'ailleurs je me suis arrêté à cette étape...
Je ne comprends pas "équation bicarrée" je me doute bien que tu insinues quelque chose mais je ne sais pas quoi ...

Posté par
Rat-Sin-Car-Et
re : Equation à resoudre exp 29-07-14 à 16:58

Pose, x²=y dans l'équation 4x⁴+3x²-1=0 et vois ce qui se passe.

Posté par
Sensya
re : Equation à resoudre exp 29-07-14 à 17:01

Oui c'est ce que je viens de penser à faire ça, je vois bien que il y a un delta à faire grâce au polynome de 2nd degrès, mais après que j'ai trouvé les solutions je ne sais pas quoi faire,j'ai X(4Y²+3Y-1), mais je ne devrais pas changer le X vu que j'ai posé X²=y ? Et qu'est ce que je dois faire de mes solutions ?

Posté par
Sensya
re : Equation à resoudre exp 29-07-14 à 17:06

Je trouve delta=25 = 5²
Y1= -7/8 Y2=1/4
J'élève au carré
Donc X1=49/64 X2=1/16
J'ai donc mes solutions dans 4X^4 + 3X² -1.
Dois-je multiplié par e(-x) ces résultats ?

Posté par
Gabylune
re : Equation à resoudre exp 29-07-14 à 17:07

Avec delta, tu as deux solutionsy_{1}, y_{2}. Or, x^{2}=y \leftrightarrow x_{1}=\sqrt{y_{1}}, x_{2]= \sqrt{y_{2}}. Ces quatres soluions sont valables, il en reste une que tu dois trouver.

Posté par
Sensya
re : Equation à resoudre exp 29-07-14 à 17:10

Je ne comprends pas ... Pourquoi pour trouvé les solutions en X il faut faire un racine plutôt que d'élever au carré ?

Posté par
Gabylune
re : Equation à resoudre exp 29-07-14 à 17:14

N'oublie pas de les exponentier avec le changement de variable du début x =e^{-x}.

Je ne comprends pas ta question, tu avais posé x^{2}=y. Si tu élèves au carré, on a x^{4}=y^{2}: aucun intérêt.

Posté par
Sensya
re : Equation à resoudre exp 29-07-14 à 17:21

Donc en faisant au carré je remone de 4Y² +3Y -1 à 4X^4 +3X² -1 ?
Ainsi X1 = -racine(7/8) = -0.33 enviro
X2 = 1/2 ?

Posté par
Sensya
re : Equation à resoudre exp 29-07-14 à 17:23

Donc en faisant la racine des solutions de Y je trouves les solutions de X pour le polynôme*** (edit)

Posté par
Gabylune
re : Equation à resoudre exp 29-07-14 à 17:32

Bon Sensya. Revois  le calcul de y_{1}=-1, y_{2}= \frac{1}{4}. y_{1}=(x_{1})^{2}=-1 impossible pour x réel: on jette.

y_{2}=(x_{2})^{2}= \frac{1}{4} \leftrightarrow x_{2}= \pm \frac{1}{2}: on prend les deux.

Donc pour delta, on a les solutions x_{2} =\frac{1}{4}, y_{2}= \pm \frac{1}{2}.

En revenant à x(4x^{4}+3x^{2}-1)=0, je ne t'apprends pas que x=0. Termine avec x= e^{-x}.

Posté par
Sensya
re : Equation à resoudre exp 29-07-14 à 17:42

Je vais faire un truc plus lisible en ayant refait mes calculs
Donc on est à X(4X^4+3X²-1)
J'ai posé X² = Y
X(4Y² + 3Y -1), je m'occupe que du polynôme de 2n2 degrès
Je trouve Y1 = -1 et Y2 = 1/4, j'ai deux solutions
Maintenant vu que j'ai posé X² = Y pour retrouver les solutions de 4X^4+3X²-1, je dois faire la racine des solutions Y1 et Y2
Sachant que Y1 est impossible car négatif, on a seulement X2=1/2. Ca me fait donc 3 solutions.
Avec X(4X^4 + 3X² -1), on a une autre solution X3=0, ca me fait donc 4 solutions.
A partir de là je bloque.

Posté par
Gabylune
re : Equation à resoudre exp 29-07-14 à 17:48

On y arrive mais x_{2}= \pm \frac{1}{2}. Ok, donc x= e^{-x} signifie \frac{1}{4}=e^{-x} \leftrightarrow ln(4^{-1})=-x leftrightarrow x=ln(4). Même tarif pour les trois autres.

Posté par
Gabylune
re : Equation à resoudre exp 29-07-14 à 17:49

x= ln(4)

Posté par
Sensya
re : Equation à resoudre exp 29-07-14 à 17:55

C'est pas plutôt ln(2) sachant que X2=1/2 ? (je ne prends pas le négatif car pas défini dans ln)

Posté par
Sensya
re : Equation à resoudre exp 29-07-14 à 17:57

AJOUT:
Bon X2=-1/2, impossible car pas défini
0=e(-x), c'est la même chose
Pourquoi devrais-je m'occuper des solutions Y ?

Posté par
Gabylune
re : Equation à resoudre exp 29-07-14 à 18:02

Tu t'en occupes parce qu'elles sont justes. Je t'invite à revoir ton cours sur le changement de variable. Désolé pour -2^{-1}.

"0=e(-x), c'est la même chose": Ok.

Posté par
Sensya
re : Equation à resoudre exp 29-07-14 à 18:03

Quand je dis pas défini, c'est biensur quand je fais X=e(-x) qui nécessite l'utilisation d'un ln

Posté par
Sensya
re : Equation à resoudre exp 29-07-14 à 18:06

Je sais pas si le Ok, est ironique ?
Merci pour ton aide, je tiens à préciser que je n'ai jamais eu de cours sur un changement de variable et c'est la première fois que je fais cette sorte d'exercice, donc rien que d'avoir trouvé le début est un grand pas pour moi.
J'ai du mal car je comprends pas pourquoi les solutions X, Y et x sont toutes bonnes et permettent toute de résoudre l'équation 4e(-5x) + 3e(-3x) - e(-x) = 0

Posté par
Sensya
re : Equation à resoudre exp 29-07-14 à 18:08

Enfin surtout je ne comprends pas ce que je dois faire avec les Y, j'ai cru que c'était simplement notre base pour pouvoir trouver l'unique solution qui est ln(2) ?

Posté par
Gabylune
re : Equation à resoudre exp 29-07-14 à 18:16

Ok non ironique. Bon, c'est vrai que tu t'en sors bien sans cours.  

"je comprends pas pourquoi les solutions X, Y et x sont toutes bonnes et permettent toute de résoudre l'équation 4e(-5x) + 3e(-3x) - e(-x) = 0 ": Parce que c'est faux, j'ai écrit une connerie.

Y servait à remonter jusqu'à x qui nous amenait à e^{-x}. Donc l'unique solution est S={...}?

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Equation à resoudre exp 29-07-14 à 18:17

Bonjour,
Si tu as des difficultés avec les inconnues auxiliaires, tu peux passer par des factorisations :
4y2 + 3y - 1 = (4y-1) (y+1) puisque tu as trouvé 1/4 et -1 comme racines.

D'où 4x5 + 3x3 - x = x (4x4 + 3x2 - 1) = x (4x2 - 1) (x2 + 1) = x (2x - 1) (2x + 1) (x2 + 1) .

D'où 4e-5x + 3e-3x - e-x = e-x (2 e-x - 1) (2 e-x + 1) ((e-x)2 + 1)

Le seul facteur qui n'est pas toujours strictement positif est 2 e-x - 1 .

2 e-x - 1 = 0 e-x = 1/2 ex = 2 x = ln2 .



Mais la rédaction attendue n'est pas celle là. Il faut poser X = e-x puis Y = X2 .

Si cette manière d'expliquer ne te convient pas, je recommencerai avec X et Y .

Posté par
Sensya
re : Equation à resoudre exp 29-07-14 à 18:18

Ah donc j'avais bien compris ! Il n'y que l'unique solution S=ln(2) ! Ah merci ca me fait plaisir je me débrouille bien !
Donc quand je fais ca pour une équation, je change d'inconnu jusqu'à trouver un truc faisable a mon niveau, puis je remonte pour arriver à mon premier changement de variable en faisant gaffe de virer les solutions impossibles !
Merci beaucoup !

Posté par
Sensya
re : Equation à resoudre exp 29-07-14 à 18:22

Je veux bien que tu m'expliques avec X et Y pour pouvoir avoir acquis deux méthodes, même si la méthode des inconnues auxiliaires comme tu le dis est ma préférée

Posté par
Gabylune
re : Equation à resoudre exp 29-07-14 à 18:22

You're welcome. Un bon exo, c'est de l'étudier maintenant.

Posté par
carpediem
re : Equation à resoudre exp 29-07-14 à 18:51

salut

Citation :
Mais la rédaction attendue n'est pas celle là. Il faut poser  X = e-x   puis  Y = X2


non on peut poser ...

ensuite on peut travailler l'abstraction et penser qu'on a simplement un polynome ... lorsuq'on sait ce que sait ... et qu'il nécessite une variable qu'on doit reconnaître ... et ce quelle que soit l'expression de cette variable ...


Citation :
Si tu as des difficultés avec les inconnues auxiliaires, tu peux passer par des factorisations


non on doit ... hormis quelques cas particuliers du secondaire .... et si on en veut pas perdre une solution en cours de route ....

le seul principe général pour résoudre une ::

équation : tout mettre dans un membre, factoriser et appliquer la règle élémentaire du produit nul
inéquation : tout mettre dans un membre, factoriser et appliquer la règle élémentaire des signes


ensuite conserver la "variable initiale" est un bon exercice d'abstraction ::

4e^{-5x} + 3e^{-3x} - e^{-x} = 0 <=> e^{-x}(4e^{-4x} + 3e^{-2x} - 1) = 0  \\ <=>_{(1)} 4e^{-4x} + 4e^{-2x} - e^{-2x} - 1 = 0 <=> 4e^{-2x}(e^{-2x} + 1) - (e^{-2x} + 1) = 0  \\ <=> (4e^{-2x} - 1)(e^{-2x} + 1) = 0 \\<=> (2e^{-2x} + 1)(2e^{-2x} - 1)(e^{-2x} + 1) = 0  \\ <=> 2e^{-2x} - 1 = 0 \ ou \ 2e^{-2x} + 1 = 0 \ ou \ e^{-2x} + 1 = 0 <=> ...

autre version ::

4e^{-5x} + 3e^{-3x} - e^{-x} = 0 <=> e^{-x}(4e^{-4x} + 3e^{-2x} - 1) = 0 \\  <=>_{(1)} 4e^{-4x} + 4e^{-2x} - e^{-2x} - 1 = 0 <=> 4e^{-2x}(e^{-2x} + 1) - (e^{-2x} + 1) = 0  \\ <=> (4e^{-2x} - 1)(e^{-2x} + 1) = 0 \\<=>_{(2)} (2e^{-2x} + 1)(2e^{-2x} - 1) = 0  \\ <=>_{(3)} 2e^{-2x} - 1 = 0 <=> ...

(1)(2)(3) ... à justifier ....


autre version (pour simplifier encore l'écriture ... car moins il y a de symboles plus on peut voir des choses (et en particulier écrire correctement) ....

4e^{-5x} + 3e^{-3x} - e^{-x} = 0 <=> e^{-x}(4e^{-4x} + 3e^{-2x} - 1) = 0 <=>_{(1)} e^{4x} - 3e^{2x} - 4 = 0 <=> (e^{2x} + 1)(e^{2x} - 4 = 0 <=> ...

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Equation à resoudre exp 29-07-14 à 19:03

Je ne vais rien faire de plus que Gabylune, sauf qu'il t'a amené progressivement au résultat. En reprenant tout depuis le début, ce sera peut-être plus clair.
Allons-y :
Pour résoudre dans 4e-5x + 3e-3x - e-x = 0 , on pose X = e-x .
On cherche donc à résoudre 4X5 + 3X3 - X = 0 .
Equivalent à X = 0 ou 4X4 + 3X2 - 1 = 0 .

Pour résoudre 4X4 + 3X2 - 1 = 0 , on pose Y = X2 .
On cherche donc à résoudre 4Y2 + 3Y - 1 = 0 . Les solutions sont - 1 et 1/4.

On revient à 4X4 + 3X2 - 1 = 0 qui est équivalent à X2 = -1 ou X2 = 1/4 .

X2 = -1 n'a pas de solutions réelles et X2 = 1/4 a deux solutions qui sont 1/2 et -1/2 .

On revient à 4X5 + 3X3 - X = 0 qui a donc trois solutions qui sont 0 , 1/2 et -1/2 .

On peut enfin revenir à l'équation de départ qui est équivalente à e-x = 0 ou e-x = 1/2 ou e-x = -1/2 .

e-x = 0 et e-x = -1/2 n'ont pas de solution ; il ne reste que e-x = 1/2

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Equation à resoudre exp 29-07-14 à 19:14

Bonjour Carpediem,
Nous nous sommes croisés...
Pour tout dire, je pense que le plus simple est de commencer par multiplier par ex ; mais Sensya et Gabylune ont commencé dans une autre direction.

Par ailleurs il faut se méfier des principes généraux pour résoudre équations et inéquations ; ou alors préciser le type d'équation et inéquation dont on parle.

L'idéal serait de trouver pour Sensya des post dans l'île avec des équations plus simples qui l'aideraient à mieux comprendre la démarche.

Posté par
carpediem
re : Equation à resoudre exp 29-07-14 à 19:34

non ce principe général marche toujours que l'ensemble soit intègre ou non (c'est bien sur plus compliqué quand il ne l'est pas) ... et que j'ai appliqué dès la quatrième ....


bien sur tout le problème est de savoir jongler avec les variables ... et bien connaître les objets mathématiques ...

oui la multiplication par exp(x) est évidemment plus simple que la factorisation ....

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Equation à resoudre exp 29-07-14 à 20:31

Je ne crois pas que "tout mettre dans un membre, factoriser et appliquer la règle élémentaire du produit nul" marche pour résoudre ex = 7 ou cosx = 1/2
C'est pour cela que je parlais de préciser le type d'équation.

Posté par
carpediem
re : Equation à resoudre exp 30-07-14 à 10:08

j'ai écrit "hormis quelques cas particulier" qui concerne en particulier les fonctions de référence


toute (in)équation peut s'écrire (en gros car voir le trinôme du second degré dans R donc ça dépend du corps ou de l'anneau de référence qui peuvent conduire ou non à des restrictions)

(f(x) - a)(g(x) - b) ....  = 0  (ou > < ... lorsqu'on travaille dans un ensemble ordonné)

où f, g, sont des fonctions de référence ....

tout le problèmes est donc :

1/ de factoriser
2/ de connaître les fonctions de référence
3/ accumuler des fonctions de référence ....


et il n'y a pas d'autre méthode ...

Posté par
carpediem
re : Equation à resoudre exp 30-07-14 à 10:09

il est évident que pour toute équation du type aX = b

où X = f(x) et f est une quelconque fonction de référence

il n'y a plus besoin de factoriser ...

Posté par
J-P Posteur d'énigmes
re : Equation à resoudre exp 30-07-14 à 10:45

4e(-5x) + 3e(-3x) - e(-x) = 0

Poser e^-x = X (avec X > 0)

4X^5 + 3X³ - X = 0

x(4X^4 + 3X² - 1) = 0

Solution dite "évidente" : X² = -1 --->

X.(X²+1).(4X²-1) = 0
X.(X²+1).(2X+1).(2X-1) = 0

Comme X > 0, on a aussi X²+1 > 0 et 2X + 1 > 0  et donc les solutions éventuelles ne peuvent venir que 2X-1 = 0

X = 1/2

e^-x = 1/2

-x = ln(1/2)
x = ln(2)

Sauf distraction.  

Posté par
carpediem
re : Equation à resoudre exp 30-07-14 à 12:17

super ...

Posté par
Sensya
re : Equation à resoudre exp 30-07-14 à 13:31

Merci beaucoup pour toutes ces différentes méthodes !

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Equation à resoudre exp 31-07-14 à 08:48

De rien ; et voici deux autres topics avec des inconnues auxiliaires : Inconu auxiliaie inconnue auxiliaire

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