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Fonction composée (Arcsinus)

Posté par
Nadd
04-11-14 à 14:32

Salut à tous :3

En essayant de résoudre cet exercice, j'ai trouvé une difficulté avec la question 2). (Et je souhaiterais aussi confirmer ou infirmer ma réponse à la question 1 )

On note f la fonction x \to Arcsin(2x\sqrt{1-x²})
1)Déterminer le domaine de définition de f
2)Déterminer une expression explicite de f sur son domaine de définition.

déjà \sqrt{1-x²} est défini si 1-x²>0  (-1=<x=<1)

-1 \leq 2x\sqrt{1-x²} \leq 1
 \\ 
 \\ pour  0 \leq 2x\sqrt{1-x²} \leq 1
 \\ 
 \\ 0 \leq 4x²(1-x²) \leq 1
 \\ 
 \\ 0 \leq -(2x²-1)²+1 \leq 1
 \\ 
 \\ -1 \leq -(2x²-1)² \leq 0
 \\ 
 \\ 0 \leq (2x²-1)² \leq 1
 \\ 
 \\ 0\leq (2x²-1)\leq 1 ou -1\leq (2x²-1) \leq 0

\dfrac{\sqrt{2}}{2}<x<1  ou -\dfrac{\sqrt{2}}{2} \geq x \geq-1  ou  0<x<\dfrac{\sqrt{2}}{2}  ou -\dfrac{\sqrt{2}}{2} \leq x \leq 0

x appartient à [-1;1]

On fait la même chose pour  -1 \leq 2x\sqrt{1-x²} \leq 0 , et on trouve x appartient à [-1;1].

L'union donne Df=[-1;1].

2) Avec Geogebra j'ai pu voir que pour:


 \\  -1\leq x \leq - \dfrac{\sqrt{2}}{2}  => f(x)=-2Arccos(-x)
 \\ 
 \\  - \dfrac{\sqrt{2}}{2} \leq x \leq \dfrac{\sqrt{2}}{2}  => f(x)=2Arcsin(x)
 \\ 
 \\ \dfrac{\sqrt{2}}{2} \leq x \leq 1 => f(x)=2Arccos(x)


Je pense que je dois trouver les expressions pour x dans [0;1] puis en déduire les expressions sur [-1;0].
En posant:
x=cos(\theta) pour x dans [\dfrac{\sqrt{2}}{2} ;1]
et
x=sin(\theta) pour x dans [0; \dfrac{\sqrt{2}}{2}]
Les expressions glissent toutes seules .
Je pense que les intervalles ont une relation avec la valeur absolue ( \sqrt{sin²(\theta)} et \sqrt{cos²(\theta)} quand on remplace dans \sqrt{1-x²}), mais c'est un peu flou dans ma tête... x)

Merci de m'éclairer.
                                    

Posté par
watik
re : Fonction composée (Arcsinus) 04-11-14 à 15:29

bonjour

1) Df juste. Tu peux aussi remarquer que f est impaire

2) bonne intuition. tu peux aussi dériver f et montrer que f'(x)=2(acrsin(x))' et détermineras la constante de manière à ce que f soit continue en 1/V2.

Posté par
Nadd
re : Fonction composée (Arcsinus) 04-11-14 à 16:20

Merci pour ta réponse =)
Bon, pour (2x²-1)>0 soi x appartient à ]-1;-1/V2]U[1/V2;1]

 \\ f'(x)=(2\sqrt{1-x²}-\dfrac{2x²}{\sqrt{1-x²}})\dfrac{1}{\sqrt{1-(2x\sqrt{1-x²})²}}
 \\ 
 \\ =\dfrac{-2(2x²-1)}{\sqrt{1-x²}}\dfrac{1}{(2x²-1)}
 \\ 
 \\ =-2\dfrac{1}{\sqrt{1-x²}}=-2(arcsin(x))'

si on cherche la primitive de f' ça donne

f2(x)=-2arcsin(x)+C
pour x dans [1/V2 ; 1] f est continue en 1/V2 si
lim (-2arcsin(x)+C)=f(1/V2)= pi/2
x->1/V2

lim (-2arcsin(x)+C) =pi/2 si C=pi
x->1/V2

donc pour x dans 1/V2 ; 1
f(x)=f2(x)=-2arcsin(x)+pi=-2(arcsin(x)-pi/2)=2arccos(x)
______________________________________________________________________
Pour -1/V2 1/V2 il faut qu'elle soit continue en -1/V2 et 1/V2
f'(x)=2(arcsin(x))'

f1(x)=2arcsin(x)+C

lim(2arcsin(x)+C)= pi/2
x->1/V2
lim(2arcsin(x)+C)= -pi/2
x->-1/V2

C=0

d'où f(x)=f1(x)=2arcsin(x)
_______________________________________________________________
Pour -1;-1/V2

il faut qu'elle soit continue en -1/V2

f1(x)=-2arcsin(x)+C

lim (-2arcsin(x)+C)=-pi/2
x->-1/V2
C=-pi
f1(x)=-2arcsin(x)-pi=-2(-arcsin(-x)+pi/2)=-2arccos(-x)


Est-ce ça? (parce que j'ai un gros doute x) )

Posté par
J-P Posteur d'énigmes
re : Fonction composée (Arcsinus) 04-11-14 à 17:27

Pour x dans [-1 ; 1]

f(x) = arcsin(2xV(1-x²))

f'(x) = 2*(V(1-x²) - x²/V(1-x²))/V(1 - 4x²(1-x²))

f'(x) = 2*[(1-x²) - x²)/V(1-x²)]/V(1 - 4x²(1-x²))

f'(x) = 2*(1-2x²)/[V((1 - 4x²(1-x²)).(1-x²))]

f'(x) = 2*(1-2x²)/[V((1 - 4x²(1-x²)).(1-x²))]

f'(x) = 2*(1-2x²)/[V((1-2x²)²).V(1-x²)]

f'(x) = 2*(1-2x²)/[|(1-2x²)|.V(1-x²)]

a) si 1-2x² >= 0 ---> f'(x) = 2/V(1-x²)

b) si 1-2x² < 0 ---> f'(x) = -2/V(1-x²)
---
a)
si 1-2x² >= 0 (donc pour x dans [-1/V2 ; 1/V2])
f'(x) = 2/V(1-x²)
f(x) = 2.arcsin(x) + K1

f(0) = arcsin(0) = 0 ---> K1 = 0
f(x) = 2.arcsin(x)

b)
si 1-2x² < 0 (donc pour x dans [-1 ; -1/V2[ U  ; ]1/V2 ; 1])

f'(x) = -2/V(1-x²)
f(x) = -2.arcsin(x) + K2 pour x dans ]1/V2 ; 1]
f(x) = -2.arcsin(x) + K3 pour x dans [-1 ; -1/V2[

f(1) = arcsin(2V(1-1²)) = 0
0 = -2.arcsin(1) + K2
K2 = 2.arcsin(1) = Pi
f(x) = Pi - 2.arcsin(x) (pour x dans ]1/V2 ; 1])

f(-1) = arcsin(-2V(1-1²)) = 0
0 = -2.arcsin(-1) + K3
K3 = 2.arcsin(-1) = -Pi
f(x) = -Pi - 2.arcsin(x) (pour x dans [-1 ; -1/V2[)
---
Groupement des résultats :

f(x) = -Pi - 2.arcsin(x) pour x dans [-1 ; -1/V2[

f(x) = 2.arcsin(x) pour x dans [-1/V2 ; 1/V2]

f(x) = Pi - 2.arcsin(x) pour x dans ]1/V2 ; 1]
-----
Sauf distraction.  

Posté par
DOMOREA
Fonction composée (Arcsinus) 04-11-14 à 17:37

Bonjour,
j'avoue ne pas comprendre ce que tu appelles fonction explicite, car dans sa forme c'est déjà une fonction explicite de x.
Tu voulais dire sans doute "plus simple", et là ou bien j'ai raté le film mais tu t'es lancé dans de drôlles de complications dont je ne saisie pas le sens.

Comme Df=[-1;1}
On peut poser x=sin(\alpha) et donc \sqrt{1-x^2}=cos(\alpha) avec \alpha \in [-\pi/2;\pi/2]
f(x)= Arcsin(2sin(\alpha)cos(\alpha))=Arcsin(sin(2\alpha))=2\alpha=2Arcsin(x)

Posté par
Nadd
re : Fonction composée (Arcsinus) 04-11-14 à 18:26

Au début aussi je n'ai pas compris x) ,mais en dessinant le graphe j'ai compris ce qu'il fallait faire.

oui mais la racine de 1-x² est la valeur absolue de (cos(alpha)) donc ça varie selon les intervalles

Posté par
Nadd
re : Fonction composée (Arcsinus) 04-11-14 à 18:27

ah désolé je n'ai pas vu alpha dans -pi/2 pi/2 j'ai répondu hâtivement  x)

Posté par
Francchoix
aide 04-11-14 à 18:48

Ontrouve Df =[-1; 1]; on pose x= cos (a) et f(x) devient arc sin( 2cos (a)sin(a))=arc sin (2sin(a)).

Posté par
J-P Posteur d'énigmes
re : Fonction composée (Arcsinus) 04-11-14 à 19:50

DOMOREA

Contre exemple :

f(x) = arcsin(2x.V(1-x²))

f(0,8) = arcsin(2*0,8.V(1-0,8²)) = 1,28700221775...

2arcsin(x) = 2arcsin(0,8) = 1,85489043...

Et donc f(x) = 2arcsin(x) est faux.

J'ai montré que :
f(x) = -Pi - 2.arcsin(x) pour x dans [-1 ; -1/V2[
f(x) = 2.arcsin(x) pour x dans [-1/V2 ; 1/V2]
f(x) = Pi - 2.arcsin(x) pour x dans ]1/V2 ; 1]
-----
Francchoix

cos(a) = x n'impose pas V(1-x²) = sin(a) mais seulement V(1-x²) = |sin(a)|
Il y a donc un problème de signe.
-----

Non ?

Posté par
Nadd
re : Fonction composée (Arcsinus) 04-11-14 à 20:05

Oui justement.. la valeur absolue pose problème mais c'est bon.. x)

Merci à vous :3

Posté par
DOMOREA
Fonction composée (Arcsinus) 05-11-14 à 11:28

bonjour,
@JP
ok ce que j'ai écris ne marche évidement que si 2\alpha \in[-\pi/2;\pi/2]
et donc dans les autres cas il faut  utiliser des formules complémentaires avec \pi



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