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Niveau Maths sup
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Bijection

Posté par
Nunusse
18-09-21 à 18:19

Bonjour, j'ai quelques difficultés à faire un exercice de mon dm, ce serait-ce possible de m'aider svp ?
Voici l'exercice:
Soit la fonction f : x ln(x² -2x +3)
Montrer que f est bijective de [ 1 ; +∞ [vers [ ln 2 ; + ∞ [ et déterminer sa fonction réciproque.

Ce que je voudrais faire:
Si f est injective et surjective, alors f est bijective.
Je montre dans un premier temps que f est injective, c'est-à-dire que pour x et x' 1, f(x)=f(x') x=x'
j'ai donc:
ln(x2-2x+3)=ln(x'2-2x'+3) x2-2x=x'2-2x'

Cependant je n'arrive pas à montrer que x=x'


Pour f surjective, on cherche un y tel que y=f(x)
soit:
y=ln(x2-2x+3)ey-3=x2-2x

Là aussi je bloque, je n'arrive pas à exprimer x en fonction de y.

J'aurais pu faire une étude de variations etc, mais je préfère cette méthode car pour la réciproque, ce sera plus facile grâce à y.

Merci encore pour votre attention

Posté par
carpediem
re : Bijection 18-09-21 à 18:36

salut

injectivité :
a^2 - 2a = b^2 - 2b \iff a^2 - b^2 = 2a - 2b

factoriser chaque membre puis tout mettre dans un même membre et finir la factorisation ...

surjectivité :

Nunusse @ 18-09-2021 à 18:19

Pour f surjective, on cherche un y tel que y=f(x)
soit:
y=ln(x2-2x+3)ey-3=x2-2x

Là aussi je bloque, je n'arrive pas à exprimer x en fonction de y.
comment ça ?

tout mettre dans un même membre et reconnaitre un trinome du second degré d'inconnue x ...


PS : il existe une méthode autrement plus simple ... mais poursuivons d'abord avec ce que tu as commencé ... on verra plus tard ...

Posté par
Mateo_13
re : Bijection 18-09-21 à 18:38

Bonjour Nunusse,

un détail, pour l'injectivité, une implication suffit, l'autre sens est évident : il faut que tu démontre que :
si f(x) = f(x'), alors x = x'.

Fais tout passer dans le même membre, factorise la différence de deux carrés puis factorise au maximum.

Pour la surjectivité, tu dois démontrer que tout y réel est atteint, donc tu pars d'un y quelconque dans R, fixé, et tu cherches un x tel que f(x) = y. Ce n'est pas ce que tu as essayé. Bon courage !

Amicalement,
--
Mateo.

Posté par
Mateo_13
re : Bijection 18-09-21 à 18:46

Je te laisse continuer carpediem, on a répondu en même temps

Posté par
Nunusse
re : Bijection 18-09-21 à 18:47

Pour l'injectivité je suis arrivée à:
(x-x')(x+x')=2(x-x')2=x+x'x'=2-x
ce qui n'est pas ce que je dois trouver

Pour la surjectivité, je n'ai pas compris votre point de vue

Posté par
Mateo_13
re : Bijection 18-09-21 à 18:52

Je réponds juste à la question et je laisse carpediem continuer.

Une fonction est surjective si tout nombre de l'ensemble d'arrivée a un antécédent dans l'ensemble de départ.

On part d'un y quelconque de l'ensemble d'arrivée et on cherche de quel x de l'ensemble de départ il provient.

Posté par
carpediem
re : Bijection 18-09-21 à 19:02

Mateo_13  tu peux poursuivre car j'interviendrai en pointillé ... en particulier lorsque je verrai des horreurs donc des erreurs !!

Nunusse @ 18-09-2021 à 18:47

Pour l'injectivité je suis arrivée à:
(x - x')(x + x') = 2(x - x') 2 = x + x' x' = 2 - x
il n'y a certainement pas équivalence !!

il faut tout mettre dans un membre et factoriser pour appliquer un résultat de collège !!!

et pour conclure ne pas oublier comme l'a dit Mateo_13 que pour toute fonction il y a un ensemble de départ et un ensemble d'arrivée et que cela est fondamental pour parler éventuellement de bijection

Posté par
Nunusse
re : Bijection 19-09-21 à 16:13

Bonjour, j'ai ressayé de montrer que f est injective, j'obtiens:
ln(x2-2x+3)=ln(x'2-2x+3) x2-2x=x'2-2x' x(x-2)=x'(x'-2)
Si x(x-2)=x'(x'-2), alors
x=x' ou x-2=x'-2
donc x=x'
f est injective, vous confirmez ?

Posté par
Nunusse
re : Bijection 19-09-21 à 16:22

Pour la surjection,  je sais que f est surjective siy [ln2 ; + ∞[, l'équation y=f(x) admet au moins une solution dans l'ensemble  [1;+∞[
Je dois donc résoudre l'équation ln(x² 2x 3)=y
et ainsi exprimer x en fonction de y pour également obtenir f-1.

Posté par
lafol Moderateur
re : Bijection 19-09-21 à 16:23

bonjour
et d'où tu sors que si deux produits ab et a'b' sont égaux, alors a=a' et b=b' ?

que penses-tu de x(x-2) et x'(x'-2) si par exemple x = 4 et x' = -2 ?

Posté par
Nunusse
re : Bijection 19-09-21 à 16:27

ah oui... Donc je retombe dans la case départ.

Posté par
lafol Moderateur
re : Bijection 19-09-21 à 16:30

relis attentivement ce que Carpediem, qui est d'excellent conseil, t'a déjà indiqué
le mantra du collège à propos de produit nul, tu te souviens ?

Posté par
Nunusse
re : Bijection 19-09-21 à 16:49

Oui, un produit est nul si et seulement si l'un de ses facteurs est nul, je mets tout du même coté, j'obtiens:
x2-2x=x'2-2x' x2-2x-x'2+2x'=0(x-x')((x+x')-2)=0
ce qui veut dire que soit x-x'=0x=x'
ou( x+x')-2=0
Je pense que c'est bon mais le second facteur me pose problème...

Posté par
carpediem
re : Bijection 19-09-21 à 17:26

merci lafol

je t'invite donc à relire le msg de lafol qui est d'excellent conseil  en t'indiquant que j'étais d'excellent conseil ...

carpediem @ 18-09-2021 à 19:02

et pour conclure ne pas oublier comme l'a dit Mateo_13 que pour toute fonction il y a un ensemble de départ et un ensemble d'arrivée et que cela est fondamental pour parler éventuellement de bijection


Posté par
Nunusse
re : Bijection 19-09-21 à 18:01

je n'ai pas compris

Posté par
carpediem
re : Bijection 19-09-21 à 18:09

carpediem @ 18-09-2021 à 19:02

et pour conclure ne pas oublier comme l'a dit Mateo_13 que pour toute fonction il y a un ensemble de départ et un ensemble d'arrivée et que cela est fondamental pour parler éventuellement de bijection

Posté par
carpediem
re : Bijection 19-09-21 à 18:09

carpediem @ 18-09-2021 à 19:02

et pour conclure ne pas oublier comme l'a dit Mateo_13 que pour toute fonction il y a un ensemble de départ et un ensemble d'arrivée et que cela est fondamental pour parler éventuellement de bijection


donc relire l'énoncé ..

Posté par
Nunusse
re : Bijection 19-09-21 à 18:20

Je suis désolée mais je suis toujours dans l'incompréhension

Posté par
carpediem
re : Bijection 19-09-21 à 18:33

Nunusse @ 18-09-2021 à 18:19

Soit la fonction f : x ln(x² -2x +3)
Montrer que f est bijective de [ 1 ; +oo; [vers [ ln 2 ; +oo [

Posté par
Nunusse
re : Bijection 19-09-21 à 19:24

Je pense que pour l'injection de f c'est bon.
Cependant pour la surjection je suis toujours bloquée dans ey-3=x2-2x

Posté par
carpediem
re : Bijection 19-09-21 à 19:32

non toujours pas !!

Posté par
Nunusse
re : Bijection 19-09-21 à 19:33

Ah bon, mais j'ai montré que x=x'

Posté par
carpediem
re : Bijection 19-09-21 à 19:36

non !!!

Nunusse @ 19-09-2021 à 16:49

x2-2x=x'2-2x' x2-2x-x'2+2x'=0(x-x')((x+x')-2)=0
<=> x - x' = 0 ou x + x' - 2 = 0 <=> x = x' ou x + x' - 2 = 0 et que fais-tu de ce cas ?

ce qui veut dire que soit x-x'=0x=x'
ou( x+x')-2=0
Je pense que c'est bon mais le second facteur me pose problème...

Posté par
Nunusse
re : Bijection 19-09-21 à 19:39

Justement, je ne sais pas...

Posté par
carpediem
re : Bijection 19-09-21 à 19:45

carpediem @ 19-09-2021 à 18:33

Nunusse @ 18-09-2021 à 18:19

Soit la fonction f : x ln(x² -2x +3)
Montrer que f est bijective de [ 1 ; +oo; [vers [ ln 2 ; +oo [

Posté par
Nunusse
re : Bijection 19-09-21 à 19:58

Pour x=2-x':
or x et x' sont >1
prenons x'=1,1
2-x'=2-1,1=0,9 or x ne peut pas être égal à 0,9

Posté par
carpediem
re : Bijection 19-09-21 à 20:15

que c'est maladroit ...

et en plus ce n'est pas une inégalité stricte

si x \ge 1 $ et $ y \ge 1 alors x + y \ge 2 donc x + y - 2 \ge 0

et à quelle condition x + y - 2 = 0 ?

Posté par
Nunusse
re : Bijection 19-09-21 à 20:23

Si x=1 et y=1

Posté par
Nunusse
re : Bijection 19-09-21 à 20:25

je pense qu'on peut officiellement passer à la surjection ?

Posté par
carpediem
re : Bijection 19-09-21 à 20:35

certes ... maintenant que j'ai quasiment tout fait ...

mais il te restera à rédiger cela très correctement !!!

donc on attend de voir pour la surjectivité ... (et quelques chose de lisible et aéré !!)

Posté par
Nunusse
re : Bijection 19-09-21 à 20:40

Si f est surjective, y[ln2;+[ et x[1;+[, f(x)=y
ln(x2-2x+3)=yey-3=x22x

Mais je n'arrive pas à aller plus loin

Posté par
carpediem
re : Bijection 19-09-21 à 20:57

non !!

Nunusse @ 19-09-2021 à 20:40

Si f est surjective alors y[ln2;+[ alors il existe x appartient[/smb][1;+[, f(x) = y
ln(x2-2x+3)=yey-3=x22x

Mais je n'arrive pas à aller plus loin
carpediem @ 18-09-2021 à 18:36

surjectivité :
Nunusse @ 18-09-2021 à 18:19

Pour f surjective, on cherche un y tel que y=f(x)
soit:
y=ln(x2-2x+3)ey-3=x2-2x

Là aussi je bloque, je n'arrive pas à exprimer x en fonction de y.
comment ça ?

tout mettre dans un même membre et reconnaitre un trinome du second degré d'inconnue x ...


PS : il existe une méthode autrement plus simple ... mais poursuivons d'abord avec ce que tu as commencé ... on verra plus tard ...



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