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Niveau 2 *
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DEFI 124 : Une petite equation.**

Posté par
minkus Posteur d'énigmes
06-01-07 à 13:41

Bonjour,

J'ai remis la main sur quelques petits problemes d'algebre bien sympathiques que je vais m'empresser de vous proposer ce mois-ci. Ces defis seront donc un peu plus "mathematique" que la moyenne et sans doute difficilement abordables par des collegiens.

Voici le premier :

Resoudre dans l'equation suivante :  x^2 + \frac{x^2}{(x+1)^2}=3



Premier indice : "Ce Leonard la n'avait pourtant pas l'esprit tordu."

Deuxieme indice :

DEFI 124 : Une petite equation.

Bonne reflexion.

minkus

Posté par
infophile
re : DEFI 124 : Une petite equation.** 06-01-07 à 14:02

gagnéBonjour

En développant l'expression j'aboutit au polynôme de degré 4 suivant :

4$ x^4+2x^3-x^2-6x-3=0

L'indice m'a tout de suite fait penser au nombre d'or donc j'ai tenté de factoriser le polynôme par 4$ x^2-x-1 et il vient :

4$ x^4+2x^3-x^2-6x-3=(x^2-x-1)(x^2+3x+3)

Or le discriminant du deuxième facteur étant négatif, trouver les racines du polynôme de degré 4 revient à trouver celles du trinôme du second degré 4$ x^2-x-1. Il y a donc deux solutions dans 4$ \mathbb{R} :

5$ \blue \fbox{\{x_1=-\frac{\sqrt{5}-1}{2}\\x_2=\frac{\sqrt{5}+1}{2}}

Merci pour l'énigme

Posté par nobody (invité)re : DEFI 124 : Une petite equation.** 06-01-07 à 14:10

Bonjour,

Je trouve 2 solutions réelles (et 2 solutions complexes) :
\frac{1+\sqrt{5}}{2} et \frac{1-\sqrt{5}}{2}.
L'une de ces solutions est le nombre d'or.

Merci Maxima et la commande solve(x^2+x^2/(x+1)^2=3,x);

Posté par
Eric1
re : DEFI 124 : Une petite equation.** 06-01-07 à 14:19

gagnéC'est (1+5)/2 et (1-5)/2

Le nombre d'or.

Solutions de x^2=x+1

Posté par
manpower
re : DEFI 124 : Une petite equation.** 06-01-07 à 14:26

gagnéBonjour,

bon avec de gros sabots mais illico, je propose de tout multiplier par (x+1)²,
d'où x^4+2x^3-x²-6x-3=0
puis on factorise pour obtenir une équation-produit (x²-x-1)(x²+3x+3)=0
la seconde partie n'a pas de solution dans R, et la première x²-x-1=0 n'est autre que l'équation (dont j'ai oublié le nom)
donnant pour solutions \phi (le nombre d'or) et \frac{1}{\phi} (ou \phi-1) d'où l'appel du pied à Leonardo de Vinci...

Les solutions sont donc \red \rm \frac{1+-\sqrt{5}}{2}.

Merci pour l'exercice.

PS: Nul doute qu'un changement de variable astucieux sera plus expéditif, mais là... j'ai trop mangé !!

Posté par carflex (invité)re : DEFI 124 : Une petite equation.** 06-01-07 à 15:10

gagnéon obtiens un polynome d'ordre 4:
2racines reelles et 2 complexes
x1=( 1+racine(5) )/2
x2=( 1-racine(5) )/2
x3=( -3+i*racine(3) )/2
x4=( -3-i*racine(3) )/2


donc les solutions dans R sont:
x1=( 1+racine(5) )/2 (nombre d'or au passage)
x2=( 1-racine(5) )/2

Posté par
Nofutur2
re : DEFI 124 : Une petite equation.** 06-01-07 à 15:21

gagnéCette équation revient à résoudre :
x2(x+1)2+x2-3(x+1)2=0 avec x différent de -1.
En développant on a :
x4+2x3-x2-6x-3=0
x4-x3-x2+3x3-6x-3=0
(x2)(x2-x-1)+3x3-6x-3=0
(x2)(x2-x-1)+3x(x2-x-1)+3x2+3x-6x-3=0
(x2)(x2-x-1)+3x(x2-x-1)+3(x2-x-1)=0
(x2+3x+3))*(x2-x-1)=0
Le premier terme du produit a deux racines complexes. Par contre, le second terme a pour racines :
x1= (1+5)/2
x2= (1-5)/2
qui sont les racines réelles de l'équation proposée.

x1 est le fameux nombre d'or.

Quant a l'indice, il s'agit de Léonard de Pise (Fibonacci). En effet, soit Fn un élément de la suite qui porte son nom, on sait que F n+1/Fn tend vers le nombre d'or.
Le dessin représente Le Modulor présenté en avril 1947 par le Corbusier(système de proportion du corps humain). le nombre d'or est fréquemment utilisé dans les proportions.

Posté par
smil
re : DEFI 124 : Une petite equation.** 06-01-07 à 15:47

gagnéles deux solutions sont (1+5)/2 et (1-5)/2
c'est une énigme qui vaut de l'or !!

Posté par
borneo
re : DEFI 124 : Une petite equation.** 06-01-07 à 16:17

gagnéBonjour, les racines sont : (1+V5)/2 et (1-V5)/2

Merci pour l'énigme

Posté par
red
re : DEFI 124 : Une petite equation.** 06-01-07 à 16:48

perduca donne le nombre d'or soit (5+1)/2
ce sont les indices qui m'ont donnés la reponse.....

Posté par
lafol Moderateur
re : DEFI 124 : Une petite equation.** 06-01-07 à 17:28

gagnéBonjour,
l'illustration et Léonard (de Pise, plus connu sous le nom de Fibonacci) menaient au nombre d'or, une des solutions de x²=x+1.
Une rapide vérification montre qu'en posant x²=x+1 dans l'équation, on arrive encore à cette équation : le nombre d'or et l'autre racine de x²=x+1 sont donc solutions.
On multiplie l'équation proposée par (x+1)² pour la rendre polynômiale : x²(x+1)²+x²-3(x+1)²=0, ou encore x^4+2x^3-x^2-6x-3=0, qu'on peut factoriser (merci les indices et la division euclidienne) en (x²-x-1)(x²+3x+3)=0. Règle du produit nul, la deuxième parenthèse ne s'annulant jamais dans IR (discriminant strictement négatif), l'équation proposée a les mêmes racines que x²=x+1, à savoir \blue\phi=\frac{\sqrt{5}+1}{2} (le nombre d'or) et \blue\frac{-\sqrt{5}+1}{2}

Posté par MoG- (invité)re : DEFI 124 : Une petite equation.** 06-01-07 à 18:40

perdune serait-ce pas le nombre d'or ? ((1+racine de 5)/2) ?

Posté par
simon92
re : DEFI 124 : Une petite equation.** 06-01-07 à 19:46

perdusalut,
je pourrais pas vous résoudre le calcul par écrit, vu que j'ai pas réussi sur une feuille! donc d'après l'indice, il s'agissait du nombre d'or, je vérifie sur la calcu, et je vis qu'il y en a un deuxième qui est le nombre d'or fois "-1"+1
les résultats approximatifs sont donc
1,61803399
-,61803399
la c'est vraiment pas honorable de le faire comme ca, mais bon, si c'est bon!
simon

Posté par
matthieu73
re : DEFI 124 : Une petite equation.** 06-01-07 à 20:00

gagnéx^2+\frac{x^2}{(x+1)^2}=3

\Longleftrightarrow\frac{x^4+2x^3-x^2-6x-3}{(x+1)^2}=0

\Longleftrightarrow\forall x\neq -1, x^4+2x^3-x^2-6x-3=0

\Longleftrightarrow\forall x\neq -1, (x^2-x-1)(x^2+3x+3)=0

or x^2+3x+3>0

donc \Longleftrightarrow\forall x\neq -1, x^2-x-1=0

\Delta=5

x_1=\frac{1-\sqrt{5}}{2}  x_2=\frac{1+\sqrt{5}}{2}

Remarque: x_2=\phi

Et remarquez que pour ce nombre d'or j'ai écrit intégralement en LaTeX. C'est la première fois...

Merci ++

Posté par
Youpi
re : DEFI 124 : Une petite equation.** 06-01-07 à 22:18

gagnéBonjour

voici les solutions dans \mathbb{R} de cette équation :

3$ \red \fbox{S= \{ \frac{1+\sqrt5}{2};\frac{1-\sqrt5}{2} \} }

on reconnait bien évidemment le fameux nombre d'or !

au passage les solutions dans \mathbb{C} de cette équation sont :

3$ S= \{ \frac{1+\sqrt5}{2};\frac{1-\sqrt5}{2} ;\frac{-3+i.\sqrt3}{2};\frac{-3-i.\sqrt3}{2} \}

merci pour l'énigme.

Posté par
caylus
re : DEFI 124 : Une petite equation.** 07-01-07 à 05:34

gagnéBonjour Minkus,

on a:
x^4+2x³-x²-6x-3=0
=>x^4+3x³+3x² -x³-4x²-6x-3=0
=>x²(x²+3x+3)-x³-3x²-3x -x²-3x-3=0
=>(x²+3x+3)(x²-x-1)=0
Dont les racines dans R sont (1+/-V5)/2 (Au numb3r)

1: Comme dirait Dan Brown: "Vini,vidi, Da vinci"
2:Le Corbusier et son modulor.

Posté par
geo3
re : DEFI 124 : Une petite equation.** 07-01-07 à 12:32

gagnéBonjour
x² + x²/(x+1)² = 3  => x^4 + 2x³ - x² - 6x - 3 = 0  => (x² - x -1).(x² + 3x + 3 )= 0
dont les racines réelles sont

\frac{1+sqrt5}{2}..=...nombre...d'or..ou.. \frac{1-sqrt5}{2}

1er indice Leonard de Pise dit Fibonacci dont la limite du rapport de 2 termes consécutfs de  la suite de Fibonacci tend vers  le nombre d'or
2ème indice  Le modulor par Le Corbusier ( rapport du corps humain avec )
A+

Posté par
ireeti
une petite equation 07-01-07 à 17:13

gagné
les solutions de l'equation x^4+2x^3-x^2-6x-3=0 après developpement de l'expression du depart sont:

x1=(1+rac(5))/2  x2=(1-rac(5))/2

on pouvait factoriser le polynome de degré 4 et l'écrire sous la forme:

   (x^2-x-1)(x^2+3x+3)=0 tout de même plus facile à résoudre qu'une équation de degré 4
  
l'équation x^2+3x+3=0 n'a pas de solution dans R
  
l'equation x^2-x-1=0 a pour solution x1 et x2

Posté par
cricri
re : DEFI 124 : Une petite equation.** 07-01-07 à 20:59

perdubonjour
je n'ai même pas tenté de résoudre l'équation..les indices parlent de même

est la solution


en espérant que c'est la seule...

merci pour l'énigme

Posté par
franz
re : DEFI 124 : Une petite equation.** 07-01-07 à 21:26

gagnécomme x\in {\mathbb R}

5$\red x\in \left\{ \frac{1-\sqrt{5}}2 , \frac{1+\sqrt{5}}2\right\}

Posté par
chaudrack
re : DEFI 124 : Une petite equation.** 08-01-07 à 08:27

gagnéBonjour et merci pour cette énigme..

suite aux indices, je présume dans un premier temps l'existance du nombres d'or dans ces solutions.

Or le nombre d'or se définit comme la solution positive de l'équation x²-x-1=0.

Les deux solutions trouvées sont alors
1 + (5  /2) et
1 - (5  /2)

Je vérifie et constate que ces deux valeurs sont solutions de l'équation..

J'en déduis que l'équation peut s'écrire (x²-x-1)(ax²+bx+c)=0

Par simplification, on trouve a,b,et c tel que l'équation peut s'écrire:

(x²-x-1)(x²+3x+3)=0

Ainsi, ou (x²-x-1)=0 , ce qui nous donne les deux solutions précédentes
1 + (5  /2) et
1 - (5  /2)

ou (x²+3x+3)=0, qui n'admet aucune solution réelle.



La réponse à l'énigme est donc:

Les solutions réelles de l'équation sont
1 + (5  /2) et
1 - (5  /2)


Merci, @ plus, Chaudrack

Posté par
kiko21
re : DEFI 124 : Une petite equation.** 08-01-07 à 10:05

gagnéBonjour,

Merci Minkus pour l'indice : Léonard de Pise dit Fibonacci
En prenant le quotient de deux nombres successifs de plus en plus « éloignés » dans la suite de Fibonacci, on tend à se rapprocher du nombre d'or : 5$ \blue \fbox{\varphi = \frac{1+ \sqrt{5}}{2}
Et comme par hasard, est solution évidente de l'équation...
On en déduit facilement une deuxième solution évidente 5$ \blue \fbox{\frac{1- \sqrt{5}}{2}
L'équation devient alors 5$ \blue \fbox{(x-\frac{1+ \sqrt{5}}{2})(x-\frac{1- \sqrt{5}}{2})(x^2+3x+3) = 0
L'équation x²+3x+3=0 n'a pas de solution dans car = -3 < 0 (Par contre, il y a 2 solutions dans mais cela n'est pas demandé)

Merci et à bientôt, KiKo21.

P.S. Très belle image...

Posté par elodat57 (invité)re : DEFI 124 : Une petite equation.** 08-01-07 à 14:11

gagnéBonjour à tous !

2 solutions réelles pour cette équation :
x1 = (1-rac(5))/2
x2 = (1+rac(5))/2

car l'équation x²+x²/(x+1)²=3 est équivalente à x^4+2x^3-x²-6x-3=0
que l'on peut factoriser en (x²-x-1)(x²+3x+3)=0

Merci pour l'énigme.

Posté par
gloubi
re : DEFI 124 : Une petite equation.** 08-01-07 à 15:54

gagnéBonjour,

Deux racines réelles: (5+1)/2 1.618034
et = -(5-1)/2 -0.618034.

sauf omission...

A+,
gloubi

Posté par ptitjean (invité)re : DEFI 124 : Une petite equation.** 09-01-07 à 14:06

gagnésalut,

pas sur d'avoir un smiley sans démonstration mais :
on a x^2+\frac{x^2}{(x+1)^2}-3=0

\frac{x^4+2x^3-x^2-6x-3}{(x+1)^2}=0

Pour x -1 (et x=1 n'est pas racine du numérateur)

x^4+2x^3-x^2-6x-3=0

(x^2-x-1)(x^2+3x+3)=0

Le trinôme x²+3x+3 n'admet pas de racines dans R
Pour x²-x-1, les racines sont
\frac{\sqrt{5}+1}{2} et \frac{1-\sqrt{5}}{2}

qui sont donc les solutions de l'équation

Ptitjean

Posté par
jamo Moderateur
re : DEFI 124 : Une petite equation.** 10-01-07 à 14:13

gagnéAprès réduction au même dénominateur et multiplication des 2 membres par (x+1)2, l'équation est équivalente à :

x4 + 2x3 - x2 - 6x - 3 = 0

Les indices incitent à penser que le nombre d'or est solution de cette équation, et en effet, l'équation se factorise par (x2-x-1) :

(x2 - x - 1)(x2 + 3x + 3)=0

D'ou les solutions :

(1+5)/2 et (1-5)/2

Posté par
jugo
re : DEFI 124 : Une petite equation.** 10-01-07 à 14:57

gagnéBonjour,

Merci beaucoup pour l'indice, je pense que j'aurai été incapable de trouver sans.

Il y a 2 solutions :

( 1 - √5 ) / 2
( 1 + √5 ) / 2

Posté par
Justin
re : DEFI 124 : Une petite equation.** 10-01-07 à 15:22

gagnéC'est le fameux nombre d'or (1+V5)/2 et son "conjugé" (1-V5)/2.

Posté par
fusionfroide
re : DEFI 124 : Une petite equation.** 10-01-07 à 15:26

gagnéSalut

4$x^2+\frac{x^2}{(x+1)^2}=3

4$\Longleftrightarrow x^2(x+1)^2+x^2=3(x+1)^2

4$\Longleftrightarrow x^4+2x^3-x^2-6x-3=0

4$\Longleftrightarrow (x^2+3x+3)(x^2-x-1)=0

L'équation 4$x^2+3x+3=0 ne donne que des solutions complexes.

Par contre, la seconde équation 4$x^2-x-1=0 est très connue, puisque les solutions sont 4$\phi_1=\frac{1+\sqrt{5}}{2} et 4$\phi_2=\frac{1-\sqrt{5}}{2}4$\phi_1 est le nombre d'or.

Minkus, est-ce le premier exo d'une longue série de problèmes de plus en plus complexes, ou était-ce juste pour la beauté du résultat ?

Merci en tout cas

Posté par
nomis
re : DEFI 124 : Une petite equation.** 10-01-07 à 19:16

gagné-(5)/2+1/2 et (5)/2+1/2 et

Posté par
nomis
re : DEFI 124 : Une petite equation.** 10-01-07 à 19:23

gagnéc'est quoi exactement l'algèbre? on en fait au lycée?

Posté par
Bcracker
Nombre d'or... C'est évident! 10-01-07 à 20:44

gagnéBonsoir,

Sans même le calcul, on peut voir qu'il y a une relation avec le nombre d'or \varphi

Donc, je trouve 4 solutions dans 3$ \mathbb{C} dont 2 dans 3$ \mathbb{R}: 4$ S=\{\frac{1+\sqrt{5}}{2};\frac{1-\sqrt{5}}{2}\}

(autrement dit les solution sont \varphi et 2$\varphi-\sqrt{5})

Merci pour l'énigme

Posté par massi (invité)re : DEFI 124 : Une petite equation.** 12-01-07 à 16:26

perdubonsooir tous le monde.

je suis arriver que a se résultats.
je v'ai vous dire la méthode mais pas avec les donner car je n'arrive pas a ecrire avec le LATEX.désolé.

alors j'ai touts mit au meme dénominateur pour les enlever en suite.

puis j'ai rassembler les terme identique comme en fait pour une equation.

et j'ai trouver ce la:

x^4+2x^3 = 7x^2 + 1

merci pour l'énigme.
massi

Posté par
OCARINA
re : DEFI 124 : Une petite equation.** 12-01-07 à 18:56

gagnéS={(1-5)/2 ; (1+5)/2}

je pense....

Posté par
mathsgirl
re : DEFI 124 : Une petite equation.** 14-01-07 à 11:51

gagnéB'jour!

Je trouve:

x= - (V5 -  1) /  2          ou          x=  (V5   +   1) / 2

avec V pour racine carré.....

à bientôt!

mathsgirl            

Posté par
1 Schumi 1
re : DEFI 124 : Une petite equation.** 16-01-07 à 13:03

gagnéBonjour à tous.

Je dirai qu'il y a deux solutions distinctes x_1 et x_2:
\textrm x_1=\frac{1-\sqrt{5}}{2}
et
\textrm x_2=\frac{1+\sqrt{5}}{2}

Vive les indices.

Ayoub.

Posté par
Gambit974
re : DEFI 124 : Une petite equation.** 17-01-07 à 08:53

gagnéx1=[5^(1/2)+1]/2
x2=[-5^(1/2)+1]/2

je ne sait pas comment on fait les racines carrés alors j'ai mis (^1/2)
tchao

Posté par
spmtb
re : DEFI 124 : Une petite equation.** 17-01-07 à 09:01

gagnébonjour Minkus
je vois qu infophile a proposé une reponse , donc je peux bien me lancer aussi
il y a 2 solutions reelles  
solutions
phi =(1+rac(5))/2  et  (1-rac(5))/2
merci pour l equation

Posté par kuid312 (invité)Trop facile le corbusier , c'est mon sujet de TPE ^^ 18-01-07 à 21:39

perduLa réponse est :
le nombre d'or phi
phi=(1+V(5))/2

le V signifie racine

Trés interessant ce probléme

Posté par
evariste
re : DEFI 124 : Une petite equation.** 19-01-07 à 15:54

perduune solution : (1+50,5)/2= 1,618033988...
qui est le nombre d'or

Posté par
link224
re : DEFI 124 : Une petite equation.** 20-01-07 à 22:49

gagnéJe trouve 2 solutions : (1+5)/2 et (1-5)/2!

@+

Posté par
lotfi
re : DEFI 124 : Une petite equation.** 22-01-07 à 10:20

perdusalut
j'ai trouve run seul résultat: X=81/50.

merci pour l'énigme

Posté par Teebo (invité)re : DEFI 124 : Une petite equation.** 23-01-07 à 10:49

**? Vraiment...mouais, un poil plus en ce qui me concerne...il m'a fallu du temps...et de l'aide :$
Mais bon, après développement complet on obtient x^4+2x³-x²-6x+3=0  (x!=-1)

Ce qui nous donne (x²-x-1)(x²+3x+3)=0

Soit x²-x-1=0 => Delta=5 => x= (1±sqrt(5))/2  (d'où Fibonacci )

ou bien x²+3x+3=0 => Delta<0 => pas soluble dans R

Voili voilou

Posté par
lo5707
re : DEFI 124 : Une petite equation.** 25-01-07 à 12:15

gagnébonjour,

Après pas mal de recherche, hésitant sur les indices...
j'étais parti sur la résolution de manière algébrique mais vu le nombre d'étoiles et la présence d'indices j'ai vite arrêté !

J'ai finalement trouvé que l'indice était le nombre d'or un peu tard mais bon...

et mes solutions sont :

\frac{1+\sqrt{5}}{2} et \frac{1-\sqrt{5}}{2}

merci pour le défi

Posté par DiadoreCronos (invité)*challenge en cours* 25-01-07 à 14:15

perduCette équation revient à un polynôme du 4ème degré:
x²(1+1/(x+1)²)=3
(x+1)²*x²+x²-3(x+1)²=0
x^4+2x^3-x²-6x-3=0

Changement de variable: x=X-1/2
L'équation devient: X^4-(5/2)*X^2-4X-7/16

Suite à une troisième étape à laquelle je n'ai pas encore tout compris (j'ai pô fait S :'( ), on trouve ces solutions réelles pour X:
X1=-0,11803399
X2= 2,11803399

donc en revenant à la variable initiale:
x1=-0,61803399
x2= 1,61803399

En tout cas merci de m'avoir intéressé à la résolution des équations du 4ème degré

Posté par
fabuloso
*challenge en cours* 25-01-07 à 15:35

*challenge en cours*

Posté par jazzegag (invité)re : DEFI 124 : Une petite equation.** 26-01-07 à 19:22

perduje n'ai pas trouvé de valeur exacte mais enviro 1.618033989

Posté par votre_fai (invité)re : DEFI 124 : Une petite equation.** 26-01-07 à 21:44

perduil s'agit de nombre d'or, phi = (1+5)/2

Posté par
piepalm
re : DEFI 124 : Une petite equation.** 28-01-07 à 10:17

gagnéL'équation peut s'écrire:
x^4+2x^3-x^2-6x-3=0 soit (x^2-x-1)(x^2+3x+3)=0
dont les solutions réelles sont
X=(1+/-5)/2 (tiens, le nombre d'or...), l'autre trinôme n'ayant pas de racine réelle.

Posté par khenizan (invité)defi 124 : une petite equation 31-01-07 à 00:23

gagnéles solutions sont:
a)methode algebrique
X1 = (1+Racine(5))/2
X2 = (1-Racine(5))/2
b)methode geometrique
X1 =  racine(3)*cos(0.5*Arcsin(2/3)) = 1.61798
X1 = -racine(3)*Sin(0.5*Arcsin(2/3)) = -0.61801

Indications
1) L'eqution peut s'ecrire sous forme de systeme d'eq
     x² + y² = 3
     y = x/x+1
2) determiner en premier le produit x*y

1 2 +


Challenge (énigme mathématique) terminé .
Nombre de participations : 0
:)0,00 %0,00 %:(
0 0

Temps de réponse moyen : 149:03:30.


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