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Equation de forme x^(sqrt(x)) = sqrt(x)^x

Posté par
julieTrI
24-02-21 à 16:54

Bonjour,
Dans mon Dm, je dois résoudre l'équation x^(sqrt(x)) = sqrt(x)^x,
J'ai posé X = sqrt(x), ce qui donne :
(X^2)^X = ((X)^X)^2
donc  X^(2X) = X^(X^2) et donc
X^(X^2) - X^(2X) = 0
ensuite j'ai trouvé qu'on pouvait factoriser de cette façon :
X^(2X) * (  X^(X^2-2X) - 1) = 0
donc, X^2X = 0 ou X^(X^2-2X) - 1 = 0
sauf qu'alors j'ai X = 0 donc x = 0 d'une part et de l'autre côté je ne sais pas comment continuer
et de plus lorsque je remplace x par 0, ma calculatrice me signale une erreur, et donc je me suis souvenu qu'on ne pouvait pas faire 0 puissance 0... donc ma résolution par équivalence pose problème.
Voilà est-ce que j'ai fait fausse route ?
Dites-moi si le changement de variable du début est une bonne idée

Posté par
carita
re : Equation de forme x^(sqrt(x)) = sqrt(x)^x 24-02-21 à 17:21

bonjour

déjà tu sais que le domaine de résolution est R+, à cause de la racine carrée.
tu peux étudier le cas x=0 à part,  puis prendre le ln de chaque membre.

Posté par
julieTrI
re : Equation de forme x^(sqrt(x)) = sqrt(x)^x 24-02-21 à 17:26

Je recommence tout depuis le début du coup ?

Posté par
julieTrI
re : Equation de forme x^(sqrt(x)) = sqrt(x)^x 24-02-21 à 17:27

C'est-à-dire que je prends le ln de chaque membre à partir de l'énoncé, sans tenir compte de mes transformations ?

Posté par
carita
re : Equation de forme x^(sqrt(x)) = sqrt(x)^x 24-02-21 à 17:27

et même, pas besoin d'étudier à part le cas x=0, puisque par convention 0^0 = 1

Posté par
carita
re : Equation de forme x^(sqrt(x)) = sqrt(x)^x 24-02-21 à 17:28

le changement de variable n'est pas indispensable, mais tu peux le faire si tu préfères travailler avec des X plutôt qu'avec de sqrt(x)

Posté par
julieTrI
re : Equation de forme x^(sqrt(x)) = sqrt(x)^x 24-02-21 à 17:29

Du coup on a une première solution évidente avec x = 0 ?

Posté par
carita
re : Equation de forme x^(sqrt(x)) = sqrt(x)^x 24-02-21 à 17:30

oui

Posté par
julieTrI
re : Equation de forme x^(sqrt(x)) = sqrt(x)^x 24-02-21 à 17:34

En utilisant les propriétés de la fonction ln, j'arrive avec du sqrt(x) -x = e^(sqrt(x)/x)
Mais je ne vois pas de constante donc ça me bloque...

Posté par
carita
re : Equation de forme x^(sqrt(x)) = sqrt(x)^x 24-02-21 à 17:40

comment tu as fait pour te retrouver avec du exp ?
montre si tu veux

sinon, avec le changement de variable sur lequel tu étais parti :   X = x ---- xR+*

x^(sqrt(x)) = sqrt(x)^x

X = X

ln(X²X ) = ln(X)
...

Posté par
julieTrI
re : Equation de forme x^(sqrt(x)) = sqrt(x)^x 24-02-21 à 17:46

x^(sqrt(x)) = sqrt(x)^x
donc ln(x^(sqrt(x))) = ln(sqrt(x)^x) car les 2 membres sont biens positifs et non nuls (hors cas avec x = 0).
donc sqrt(x)ln(x) = xln(sqrt(x))
donc sqrt(x)/x = ln(sqrt(x)) / ln(x)
donc sqrt(x)/x = ln(sqrt(x)-x)
donc e^((sqrt(x)/x) = sqrt(x) - x

Posté par
julieTrI
re : Equation de forme x^(sqrt(x)) = sqrt(x)^x 24-02-21 à 17:46

En fait je pense que cela complique de poser X = sqrt(x)

Posté par
carita
re : Equation de forme x^(sqrt(x)) = sqrt(x)^x 24-02-21 à 17:53

hum, non, ça ne complique pas, au contraire (tu essaieras ensuite si tu veux)

mais terminons ce que tu as commencé :
(évite les donc, il s'agit d'équivalence sur R+*, pas d'implications)

ln(x^(sqrt(x))) = ln(sqrt(x)^x)   ---oui  
sqrt(x)ln(x) = x ln(sqrt(x))  --- oui

sqrt(x)/x = ln(sqrt(x)) / ln(x)  --- tu as fait un produit en croix ? pourquoi ?
non  : passe tout dans le membre de gauche et factorise

sqrt(x)ln(x) = x ln(sqrt(x))  
sqrt(x)ln(x) - x ln(sqrt(x))   = 0  ==> pense que sqrt(x) = x^(1/2)  et donc ln(sqrt(x))  = ln(x^(1/2)) = .....?

Posté par
julieTrI
re : Equation de forme x^(sqrt(x)) = sqrt(x)^x 24-02-21 à 18:00

Merci !
du coup ma factorisation donne :
ln(x) * (sqrt(x)-1/2x) = 0
<--> ln(x) = 0 ou  -1/2(x^2) + x = 0
<--> x = 1 car l'autre équation n'admet pas de solution

Posté par
julieTrI
re : Equation de forme x^(sqrt(x)) = sqrt(x)^x 24-02-21 à 18:01

Donc in fine je note que, on résout dans R+, que par convention, on a une première solution évidente pour x = 0 et que sinon, ......., donc que x = 1 ?

Posté par
carita
re : Equation de forme x^(sqrt(x)) = sqrt(x)^x 24-02-21 à 18:03

ln(x) * (sqrt(x)-1/2x) = 0  --- ça, ok mais tu peux encore factoriser sqrt(x)

<--> ln(x) = 0 ou -1/2(x^2) + x = 0  --- en rouge faux (ainsi que la suite !)

tu dois trouver 3 solutions

Posté par
carita
re : Equation de forme x^(sqrt(x)) = sqrt(x)^x 24-02-21 à 18:04

remarque : 1 aussi était solution "évidente"

Posté par
carpediem
re : Equation de forme x^(sqrt(x)) = sqrt(x)^x 24-02-21 à 18:07

salut

évidemment je suppose x > 0

tout nombre positif est le carré de sa racine carrée donc

x^{\sqrt x} = \sqrt x^x \iff \sqrt x^{2\sqrt x} = \sqrt x^x \iff \sqrt x^{\sqrt x} [\sqrt x^{\sqrtx} - 1] = 0

or un produit est nul si et seulement si ...

Posté par
carpediem
re : Equation de forme x^(sqrt(x)) = sqrt(x)^x 24-02-21 à 18:09

damned ... il y a une erreur ...

Posté par
carita
re : Equation de forme x^(sqrt(x)) = sqrt(x)^x 24-02-21 à 18:12

bonjour carpediem

j'étais en train de me gratter la tête pour comprendre la 3ème équation.
soulagée

Posté par
julieTrI
re : Equation de forme x^(sqrt(x)) = sqrt(x)^x 24-02-21 à 18:14

Oui je suis allé trop vite...
sqrt(x) -x/2 = 0
<--> x(-1/2sqrt(x) + 1) = 0
<--> x = 0 ou sqrt(x) = 2
<--> x = 0  ou x = 4

Posté par
julieTrI
re : Equation de forme x^(sqrt(x)) = sqrt(x)^x 24-02-21 à 18:15

Quelle 3e équation ?

Posté par
carita
re : Equation de forme x^(sqrt(x)) = sqrt(x)^x 24-02-21 à 18:17


sqrt(x) -x/2 = 0
<--> x(-1/2 * sqrt(x) + 1) = 0  --- ce n'est pas x mais sqrt(x), d'accord ?
<--> sqrt(x) = 0 ou sqrt(x) = 2
<-->x= 0  ou x = 4

d'où S = {0;1;4}

Posté par
julieTrI
re : Equation de forme x^(sqrt(x)) = sqrt(x)^x 24-02-21 à 18:19

Non je me suis compliqué un peu (je n'ai pas réécris toutes les étapes de calcul).
Mais je peux le faire si tu veux vérifier.

Posté par
carita
re : Equation de forme x^(sqrt(x)) = sqrt(x)^x 24-02-21 à 18:20

excuse-moi je ne comprends pas ton dernier message.
tu veux essayer avec changement de variable ? c'est ça ?

Posté par
carpediem
re : Equation de forme x^(sqrt(x)) = sqrt(x)^x 24-02-21 à 18:21

carpediem @ 24-02-2021 à 18:07

0 et 1 sont évidemment solution

tout nombre positif est le carré de sa racine carrée donc pour x > 0

x^{\sqrt x} = \sqrt x^x \iff \sqrt x^{2\sqrt x} = \sqrt x^x \iff \sqrt x^{x - 2\sqrt x} = 1 \iff \sqrt x^{\sqrt x(\sqrt x - 2)} = \sqrt x^0

or un produit est nul si et seulement si ...
et je trouve donc trois solutions ...

Posté par
julieTrI
re : Equation de forme x^(sqrt(x)) = sqrt(x)^x 24-02-21 à 18:24

Sinon, Carpediem, pour ta méthode, j'ai eu du mal à comprendre de l'étape 2 à 3,
est-ce que c'est ça ? :
sqrt(x)^(2*sqrt(x)) = sqrt(x)^x
<--> sqrt(x)^(2sqrt(x)) - sqrt(x)^(x^(1/2)) = 0
<--> (sqrt(x)^(x^(1/2)^2) - sqrt(x)^(x^(1/2)) = 0
<--> sqrt(x)^(x^(1/2)) * (sqrt(x) - 1) = 0
Bon ce n'est pas très lisible, je devrais apprendre le Latex...

Posté par
carita
re : Equation de forme x^(sqrt(x)) = sqrt(x)^x 24-02-21 à 18:25

là j'ai tout compris
en revanche je ne m'explique pas pourquoi on ne retrouve pas la solution x=1

Posté par
carita
re : Equation de forme x^(sqrt(x)) = sqrt(x)^x 24-02-21 à 18:26

je vous laisse poursuivre sur la méthode de carpediem
bonne continuation

Posté par
julieTrI
re : Equation de forme x^(sqrt(x)) = sqrt(x)^x 24-02-21 à 18:26

Carlita :
Si je recopie tout :
ln(x) * (sqrt(x)-x/2) = 0
<--> x = 1 ou sqrt(x) -x/2 = 0
<--> sqrt(x) * (sqrt(x)-x/2) = 0
<--> sqrt(x)*x/2 + x = 0
<--> x(sqrt(x)/2 +1) = 0
<-->x = 0 ou x = 4

Posté par
julieTrI
re : Equation de forme x^(sqrt(x)) = sqrt(x)^x 24-02-21 à 18:28

Oups joli écorchage de pseudo...
Merci !

Posté par
julieTrI
re : Equation de forme x^(sqrt(x)) = sqrt(x)^x 24-02-21 à 18:30

Carpe diem, je n'arrive pas à retrouver les 3 solutions à partir de la factorisation, notamment, comment faire avec
sqrt(x)^sqrt(x) = 0 ?

Posté par
carita
re : Equation de forme x^(sqrt(x)) = sqrt(x)^x 24-02-21 à 18:30


ln(x) * sqrt(x) * (1 - sqrt(x)/2) = 0   ---- factorise "à fond" dès le départ
sinon tes équivalences ne sont pas respectées.

ln(x) =0 ou  sqrt(x) =0 ou  (1 - sqrt(x)/2) = 0
....
<--> x = 1 ou x = 0 ou x = 4

Posté par
carita
re : Equation de forme x^(sqrt(x)) = sqrt(x)^x 24-02-21 à 18:31

oui, carlita c'est la copine à nicolas, c'est pas moi

je file
++

Posté par
julieTrI
re : Equation de forme x^(sqrt(x)) = sqrt(x)^x 24-02-21 à 18:31

Ce n'est pas très grave en fait car vu que l'on a travaillé sur les logarithmes c'est peut-être mieux que je fasse avec une application de la fonction ln plutôt que de faire une factorisation assez complexe.

Posté par
carpediem
re : Equation de forme x^(sqrt(x)) = sqrt(x)^x 24-02-21 à 18:37

je voulais proposer une alternative sans passer par le log mais uniquement avec les propriétés des puissances vues au collège ...

moi non plus je ne vois pas ...

par contre en prenant le log on a bien cette solution 1 ...
et on doit exclure 0 même si on le retrouve comme solution ...

julieTrI : oui c'est extrêmement illisible sans latex ...

Posté par
carpediem
re : Equation de forme x^(sqrt(x)) = sqrt(x)^x 24-02-21 à 18:38

julieTrI @ 24-02-2021 à 18:31

Ce n'est pas très grave en fait car vu que l'on a travaillé sur les logarithmes c'est peut-être mieux que je fasse avec une application de la fonction ln plutôt que de faire une factorisation assez complexe.
non !!

même en travaillant avec le log il faut factoriser complètement comme le dit carita

Posté par
julieTrI
re : Equation de forme x^(sqrt(x)) = sqrt(x)^x 24-02-21 à 18:39

Pourquoi on exclut 0 de nos solutions ?

Posté par
carpediem
re : Equation de forme x^(sqrt(x)) = sqrt(x)^x 24-02-21 à 18:47

ben quand tu prends le log tu dois exclure 0 !!

et le tester tout seul !!!

Posté par
julieTrI
re : Equation de forme x^(sqrt(x)) = sqrt(x)^x 24-02-21 à 18:52

D'accord merci !

Posté par
carpediem
re : Equation de forme x^(sqrt(x)) = sqrt(x)^x 24-02-21 à 19:10

de rien



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