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Niveau Maths sup
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fonction usuelle

Posté par
lenaaa
27-11-12 à 21:42

Bonjour!

je dois résoudre 2arcsin(x)= arcsin(2x racinede(1-x²))

Je n'arrive déjà pas a prouver le domaine de définition de x (meme si je sais que c'esi [-1,1]) et lorsque je compose par sinus, je trouve x=0 et je sais que je dois trouver un intervalle: quelqu'un peut il m'aider?

Merci!

Posté par
homeya
re : fonction usuelle 27-11-12 à 22:00

Bonsoir,

Il y a deux points à considérer pour trouver l'ensemble de définition:
a) les arguments des deux fonctions arcsin doivent être compris entre -1 et 1
b) 1-x2 doit être positif

Le b) ainsi que le premier arcsin imposent que x [-1;1]. Ensuite, il faut étudier la fonction qui est l'argument du second arcsin, c'est-à-dire 2x(1-x2). L'étude (ici ) montre qu'elle est bornée par -1 et 1. On peut donc conclure que l'ensemble de définition est [-1;1].

Cordialement.

Posté par
lenaaa
re : fonction usuelle 27-11-12 à 22:18

merci, mais ensuite quand je fait l'étude, je trouve comme solution x=0 et je sais que ce n'est pas ça : si je compose par sin, puis que j'élève au carré pour utilisé sin²=1-cos(2x)  /2 , ce n'est pas possible?

Posté par
homeya
re : fonction usuelle 27-11-12 à 23:23

0 est bien solution de cette équation (mais ce n'est pas forcément la seule). Voici ce que j'obtiens:
2arcsin(x) = arcsin(2x(1-x²))
sin(2arcsin(x)) = sin(arcsin(2x(1-x²))) pour -1 2arcsin(x) 1 donc pour x [-sin(1/2);sin(1/2)]
2sin(arcsin(x))cos(arsin(x)) = 2x(1-x²)
2x(1-x²) = 2x(1-x²)
0 = 0 (!)

Une analyse numérique montre que 2arcsin(x) = arcsin(2x(1-x²)) sur [-2/2;2/2] (ce qui est plus large que [-sin(1/2);sin(1/2)]).
Donc, a priori, les solutions sont tous les nombres de [-2/2;2/2].

Posté par
homeya
re : fonction usuelle 28-11-12 à 11:19

Voici la solution rigoureuse (après une nuit de réflexion ):

Soit f(x) = 2\,\arcsin x-\arcsin \left(2\,x\,\sqrt{1-x^2}\right).
On a alors: f'(x) = {{2\,\left(\left| 2\,x^2-1\right| +2\,x^2-1\right)}\over{\sqrt{1-x^2}\,\left| 2\,x^2-1\right| }}.
Ceci nous amène à distinguer deux cas:

1er cas: 2x2-1 < 0 soit x ]-{{\sqrt{2}}\over{2}};{{\sqrt{2}}\over{2}}[
On obtient: f'(x) = 0 donc f est constante sur cet intervalle.

2ème cas: 2x2-1 > 0 soit x [-1;--{{\sqrt{2}}\over{2}}[ ]{{\sqrt{2}}\over{2}};1]
On obtient: f'(x) = {{4}\over{\sqrt{1-x^2}}} > 0 donc f est strictement croissante sur cet intervalle.

Sachant de plus que f(0) = f(--{{\sqrt{2}}\over{2}}) = f({{\sqrt{2}}\over{2}}) = 0, on en déduit que f est nulle seulement sur [-{{\sqrt{2}}\over{2}};-{{\sqrt{2}}\over{2}}] (il suffit de dresser le tableau de variations) et donc que 2arcsin(x)= arcsin(2x(1-x²)) uniquement sur cet intervalle.

Posté par
alainpaul
re : fonction usuelle 28-11-12 à 11:39

Bonjour,


La résolution par dérivation n'est pas
la seule;nous pouvons utiliser le fait qu'il
s'agit de fonctions réciproques.

Ajoutons donc un 3ème terme:
 2arcsin(x)= arcsin(2x \sqrt{1-x²})=t

Ce qui conduit à :
sin(t/2)=x  ,  sin(t)=2x\sqrt{1-x^2}

...


Alain

Posté par
carpediem
re : fonction usuelle 28-11-12 à 11:45

salut

sans considération d'existence ou d'ensemble de définition, on a formellement à partir de la fonction f de homeya ::

f(sin(u)) = 2u - arcsin(sin2u)) = 2u - (2u)) ...

en déterminant les u tels que le soit un + on obtient f(x) = 0 ....

Posté par
Lyreck
re : fonction usuelle 20-12-20 à 10:55

Bonjour à tous, ce topic date de 2012, mais j'ai eu cet exo en colle, et une astuce qui n'a pas été évoquée ici est de prendre un  t tel que x =\sin{(t)}, puis discuter du signe de la dérivée en fonction des valeurs prises par t. C'est un peu long (3 cas) mais intéressant niveau idées !
Pour ceux qui passeront sur ce topic après mois.

Cdt

Posté par
carpediem
re : fonction usuelle 20-12-20 à 11:26

n'est-ce pas ce que je dis juste au-dessus ?

Posté par
Lyreck
re : fonction usuelle 20-12-20 à 11:41

De mémoire, je n'obtenais pas ça.  plutôt \arcsin{(\sin{(2t)}}. J'ai lu rapidement et je n'ai pas vu votre changement de variable explicité désolé ! Dans tous les cas vous avez un 2t qui traîne en plus.



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