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fonction realise une bijection

Posté par
Amarouche1
25-10-20 à 13:29

Bonjour,
Voici l'enonce :
Dans chacun des cas suivants montrer que f realise une bijection de I sur un intervalle J a determiner puis determiner une expression de f^{-1}(x) :
a-    f(x)= x- \sqrt{x^2-x} .        I=[1;+\infty[

b- f(x)= \frac{x^2+5x}{x-2} .     I= [5; +\infty [
  
a- Tout d'abord, pour montrer qu'elle realise une bijection, il faut remplir les deux conditions : elle est bien continue sur [1; plus infini[ (somme de deux fonctions continues), puis pour etudier sa monotonie j'ai calcule  f'(x)= 1-\frac{2x-1}{2\sqrt{x^2-x}}, pour trouver son signe j'ai utilsiser une metode  longue et je ne suis pas sure si elle etait juste:

  f'(x)= 1-\frac{2x-1}{2\sqrt{x^2-x}} = 2x ( \sqrt{1- \frac{1}{x}} -1 +2x)
on a : 2x est positif car x>1
on a :{1- \frac{1}{x}}<1 pour tout x appartient a l'intervalle I alors \sqrt{{1- \frac{1}{x}}}<1 alors \sqrt{{1- \frac{1}{x}}}-1<0 et ona x>1 alors -2x<0 alors \sqrt{{1- \frac{1}{x}}} -1 -2x<0
pour etudier le signe de \sqrt{{1- \frac{1}{x}}}-1+2x , on etudier le signe de :
(\sqrt{{1- \frac{1}{x}}}-1-2x)(\sqrt{{1- \frac{1}{x}}}-1+2x)
= 2-\frac{1-4x^3}{x}-2\sqrt{{1- \frac{1}{x}}} .
( on a : \sqrt{{1- \frac{1}{x}}}<1 alors -2\sqrt{{1- \frac{1}{x}}}>-2
et on a: x>1 alors 0<\frac{1}{x}<1 et  -(1-4x^3)>3 alors -\frac{1-4x^3}{x}>0 et donx 2-\frac{1-4x^3}{x}>2 ... Alors 2 -\frac{1-4x^3}{x} -2\sqrt{{1- \frac{1}{x}}}>0 ) D'ou on deduit le signe : ( \sqrt{1- \frac{1}{x}} -1 +2x)<0
En resume : 2x ( \sqrt{1- \frac{1}{x}} -1 +2x) = f'(x)<0
alors f est strictement decroissante sur I=[1. +infini[
Par suite f realise une bijection de I sur f(I) = J = ]1/2; 1]
POUR l'expression f^-1(x)=y  \Leftrightarrow f(y)=x \Leftrightarrow   y- \sqrt{y^2-y} = x , avex x appartient a J et y appartient a I \Leftrightarrow f^{-1}( x)= -\frac{x}{1-2x}
ma question etait si je peux trouver une metode plus simple pour trover le signe de f'(x)

b) Ici, j'ai calcule sa fonctction derivable qui vaut \frac{x^2-4x-10}{(x-2)^2}
mais pour x qui appartient a I = [5;+Infini], f n'est pas strictement monotone et alors je doute qu'elle realise une bijection

Merci de votre patience , et j'espere que vous  pouvez m'aider ...

Posté par
carpediem
re : fonction realise une bijection 25-10-20 à 13:45

salut

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

puis multiplie numérateur et dénominateur par le conjugué du numérateur (comme tu en avais l'idée) ...

Posté par
Amarouche1
re : fonction realise une bijection 25-10-20 à 14:10

Ouiii c'est vrai le conjuge c'est le  bon choix .
MERCI infiniment, mais est ce que la deuxieme expression ( b ) realise une bijection ??

Posté par
carpediem
re : fonction realise une bijection 25-10-20 à 14:40

à toit de vérifier !!!

as-tu déterminer le signe de f'(x) ?

Posté par
Amarouche1
re : fonction realise une bijection 25-10-20 à 15:04

Amarouche1 @ 25-10-2020 à 13:29

Bonjour,
Voici l'enonce :
Dans chacun des cas suivants montrer que f realise une bijection de I sur un intervalle J a determiner puis determiner une expression de f^{-1}(x) :
a-    f(x)= x- \sqrt{x^2-x} .        I=[1;+\infty[

b- f(x)= \frac{x^2+5x}{x-2} .     I= [5; +\infty [
  
a- Tout d'abord, pour montrer qu'elle realise une bijection, il faut remplir les deux conditions : elle est bien continue sur [1; plus infini[ (somme de deux fonctions continues), puis pour etudier sa monotonie j'ai calcule  f'(x)= 1-\frac{2x-1}{2\sqrt{x^2-x}}, pour trouver son signe j'ai utilsiser une metode  longue et je ne suis pas sure si elle etait juste:

  f'(x)= 1-\frac{2x-1}{2\sqrt{x^2-x}} = 2x ( \sqrt{1- \frac{1}{x}} -1 +2x)
on a : 2x est positif car x>1
on a :{1- \frac{1}{x}}<1 pour tout x appartient a l'intervalle I alors \sqrt{{1- \frac{1}{x}}}<1 alors \sqrt{{1- \frac{1}{x}}}-1<0 et ona x>1 alors -2x<0 alors \sqrt{{1- \frac{1}{x}}} -1 -2x<0
pour etudier le signe de \sqrt{{1- \frac{1}{x}}}-1+2x , on etudier le signe de :
(\sqrt{{1- \frac{1}{x}}}-1-2x)(\sqrt{{1- \frac{1}{x}}}-1+2x)
= 2-\frac{1-4x^3}{x}-2\sqrt{{1- \frac{1}{x}}} .
( on a : \sqrt{{1- \frac{1}{x}}}<1 alors -2\sqrt{{1- \frac{1}{x}}}>-2
et on a: x>1 alors 0<\frac{1}{x}<1 et  -(1-4x^3)>3 alors -\frac{1-4x^3}{x}>0 et donx 2-\frac{1-4x^3}{x}>2 ... Alors 2 -\frac{1-4x^3}{x} -2\sqrt{{1- \frac{1}{x}}}>0 ) D'ou on deduit le signe : ( \sqrt{1- \frac{1}{x}} -1 +2x)<0
En resume : 2x ( \sqrt{1- \frac{1}{x}} -1 +2x) = f'(x)<0
alors f est strictement decroissante sur I=[1. +infini[
Par suite f realise une bijection de I sur f(I) = J = ]1/2; 1]
POUR l'expression f^-1(x)=y  \Leftrightarrow f(y)=x \Leftrightarrow   y- \sqrt{y^2-y} = x , avex x appartient a J et y appartient a I \Leftrightarrow f^{-1}( x)= -\frac{x}{1-2x}
ma question etait si je peux trouver une metode plus simple pour trover le signe de f'(x)

b) Ici, j'ai calcule sa fonctction derivable qui vaut \frac{x^2-4x-10}{(x-2)^2}
mais pour x qui appartient a I = [5;+Infini], f n'est pas strictement monotone et alors je doute qu'elle realise une bijection

Merci de votre patience , et j'espere que vous  pouvez m'aider ...

J'ai deja calcule f'(x), et la probleme c'est qu'elle change le signe ... alors je me denande comment f peut realiser cette bijection (selon l'exercice)  ...

Posté par
carpediem
re : fonction realise une bijection 25-10-20 à 15:26

je t'ai réondu à la question ... à 13h45 ...

elle change de signe ... mais où ???

il faut faire un effort !!! et être plus rigoureux ...

Posté par
Amarouche1
re : fonction realise une bijection 25-10-20 à 16:05

Et voila : \Delta= 56>0
alors : x1=2+\sqrt{14}
et x2=2-\sqrt{14}
et maintenant si on trace le tableau de signe de f'(x) on trouve que f(x) change de signe en x = 2+\sqrt{14} : elle est negatif sur [5, 2+\sqrt{14}] et positif sur [2+\sqrt{14};+infini[
D'ou f n'est pas strictement montone sur I=[5;+infini[ , par suite f ne realise pas une bijection de I sur J

fonction realise une bijection

Posté par
carpediem
re : fonction realise une bijection 25-10-20 à 16:22

et bien voila !! très bien !!



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