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Résolution d'une équation trigonométrique

Posté par
hbx360
03-08-23 à 15:49

Bonjour,

Je voudrais résoudre l'équation

f(x) = cos(x)+\frac{x²}{2}-1

dans

R^{+},

mais je ne sais pas comment faire pour trouver les solutions de cette équation trigonométrique. Comment isole t-on x ?

Merci d'avance.

Posté par
Camélia Correcteur
re : Résolution d'une équation trigonométrique 03-08-23 à 16:23

Bonjour

Ce que tu as écrit n'est pas une équation! Qui est f?

Posté par
hbx360
re : Résolution d'une équation trigonométrique 03-08-23 à 18:16

Ah oui effectivement je rectifie :

cos(x)+\frac{x²}{2}-1=0

Quand entends-tu par qui est f ?

Posté par
carpediem
re : Résolution d'une équation trigonométrique 03-08-23 à 18:47

salut

si l'égalité f(x) = cos(x)+\frac{x²}{2}-1 est une équation alors tu cherches les réels x tels que le second membre cos(x)+\frac{x²}{2}-1 est égal au premier membre f(x) ...

mezalor on ne sait qui qui et ce premier membre mais simplement que tu l'as noté f(x) !!

si l'égalité f(x) = cos(x)+\frac{x²}{2}-1 est une définition (en commençant par exemple par on pose alors tu as définis une fonction ...

tu peux déjà étudier ses variations et le TVI te dira si cette équation à des solutions ou non ...

mais on voit immédiatement que cette équation admet une solution évidente ...

Posté par
hbx360
re : Résolution d'une équation trigonométrique 03-08-23 à 21:17

Non non je ne veux pas savoir ce que vaux f(x) je me suis trompé,

je veux juste résoudre l'équation

cos(x)+\frac{x²}{2}-1=0

Donc restons bien focalisé sur cela.

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Résolution d'une équation trigonométrique 04-08-23 à 07:49

Bonjour,
Commence par suivre une des indications de carpediem :
Il y a une solution évidente.

Ensuite, il me semble qu'il n'y a pas d'autre choix que d'étudier la fonction f telle que tu l'as définie dans ton 1er message.

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Résolution d'une équation trigonométrique 04-08-23 à 08:02

Je précise :
Étudier une fonction f, par exemple celle qui est définie dans ton 1er message.

Posté par
hbx360
re : Résolution d'une équation trigonométrique 04-08-23 à 13:11

D'accord, je vois.
Est-ce que ce type d'équation ne s'appelle pas des équations transcendante ?

Posté par
carpediem
re : Résolution d'une équation trigonométrique 04-08-23 à 13:12

hbx360 @ 03-08-2023 à 21:17

Non non je ne veux pas savoir ce que vaux f(x) je me suis trompé
vu cette réponse, tu sembles ne pas avoir compris ce que j'ai écrit

je t'invite à relire proprement ce que j'ai écrit car c'est quelque chose de fondamental en mathématiques :

1/ la définition des objets
2/ la résolution de questions (ici résoudre une équation)

ensuite je t'ai donné donc des indications ... rappelées par Sylvieg

Posté par
hbx360
re : Résolution d'une équation trigonométrique 04-08-23 à 14:09

D'accord je vais revoir ce que tu as dis.

Posté par
hbx360
re : Résolution d'une équation trigonométrique 04-08-23 à 14:25

En fait cette fonction est la dérivée de la fonction (sur R+) :

f(x)=sin(x)-x+\frac{x^3}{6}

donc je n'arrive pas à faire le tableau de signe à cause du cos(x), je n'arrive pas à voir quand est-ce que

cos(x) \geq \frac{x²}{2}-1

C'est pour ça que je cherchais à trouver la solution de l'équation

cos(x)+\frac{x²}{2}-1=0  

Et donc trouver le point d'intersection entre cos(x) et

\frac{x²}{2}-1

Qui me permettrai de savoir quand est-ce que la dérivé est positive ou négative et faire mon tableau de signe.
Là ma difficulté c'est d'isoler x je ne vois pas comment faire.

Voilà voilou. Merci.

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Résolution d'une équation trigonométrique 04-08-23 à 15:26

Il aurait été judicieux de commencer par nous donner le vrai énoncé dès le premier message...
D'ailleurs nous n'avons toujours pas l'énoncé en question recopié à partir du premier mot.

Lis-tu nos conseils ?
Nulle part nous ne parlons d'isoler x.
Avec f(x)=sin(x)-x+\frac{x^3}{6}, en supposant que tu veux étudier les variations de f :
Dérive f autant de fois que nécessaire jusqu'à ce que le signe soit facile.

Posté par
hbx360
re : Résolution d'une équation trigonométrique 05-08-23 à 11:17

Bonjour Sylvieg oui je lis vos conseilles mais j'avoue dès fois j'ai du mal à bien tout saisir, il me faut un peu de temps et je cherche aussi de mon côté.

Pourtant c'est bien d'isoler x non ? Sa permet de trouver quand le signe change ?

Je vais faire comme tu as dis.

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Résolution d'une équation trigonométrique 05-08-23 à 12:16

On ne peut pas isoler x dans ce genre d'équation

Vas-y, dérive et dérive encore.

Posté par
hbx360
re : Résolution d'une équation trigonométrique 05-08-23 à 17:08

D'accord je dérive, je dérive

Posté par
hbx360
re : Résolution d'une équation trigonométrique 06-08-23 à 09:59

Bonjour,

J'ai trouvé la solution,

maintenant j'aurai une autre question : si par exemple je veux trouver les valeurs de x pour laquelle

cos(x)-\frac{x²}{2}+1=0

s'annule, comment je fais ? Merci.

Posté par
ZEDMAT
re : Résolution d'une équation trigonométrique 06-08-23 à 10:54

Bonjour,
En passant....
Si tu as trouvé la solution de la première équation en suivant la méthode donnée par Sylvieg, essaye de faire pareil avec cette deuxième équation...
Montre nous comment tu appliques cette méthode
Illustration :

Résolution d\'une équation trigonométrique

Posté par
carpediem
re : Résolution d'une équation trigonométrique 06-08-23 à 13:23

pas vu beaucoup de réponse de hbx360 ... et pas sûr que tu aies lu ce que j'ai écrit :

carpediem @ 03-08-2023 à 18:47

tu peux déjà étudier ses variations et le TVI te dira si cette équation à des solutions ou non ...


mais il est évident que la fonction f(x) = \cos x - \dfrac {x^2} 2 + 1 admet au moins deux zéros et toujours grâce au TVI et la parité de la fonction f :

f(0) = 2 et ses limites en -oo et +oo sont -oo

maintenant on a affaire à une fonction transcendante (à cause du cos) donc sauf cas particulier il n'est pas certain de pourvoir en donner des valeurs exactes

Posté par
hbx360
re : Résolution d'une équation trigonométrique 07-08-23 à 14:31

@carpediem effectivement j'ai pas encore fais beaucoup de réponse mais j'en ferai une.

Voilà l'information que je voulais entendre, c'était sur les fonctions transcendantes et l'information importante est qu'on est pas certain de pouvoir en donner des valeurs exactes.

La résolution des équations transcendante ce fait à quel niveau d'étude, j'ai rien vu sur les tables des matières des livres de prépa, est-ce que l'on apprend la résolution de ces équations en master de math ?

Posté par
carpediem
re : Résolution d'une équation trigonométrique 07-08-23 à 15:36

ce que j'appelle "équation transcendante" c'est une équation dans laquelle apparait une fonction comme sin, cos, ln, exp, ... qui ne permet pas de donner toujours une valeur exacte aux solutions quand elle apparait dans une fonction comme ton exemple

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Résolution d'une équation trigonométrique 08-08-23 à 08:14

Bonjour à tous les deux.
@hbx360,
Nous n'avons toujours pas l'énoncé recopié à partir du premier mot sans modification.
Qu'as-tu trouvé finalement ?

En terminale, tu n'as jamais rencontré d'exercices dont l'objectif était de trouver des valeurs approchées de solutions d'équation ?
Il y a des méthodes pour trouver des valeurs approchées, aussi précises que l'on veut, de certaines équations.
Voir par exemple
Un extrait :

Citation :
D'autre part, bien que l'on sache que toute équation polynomiale de degré n a exactement
n solutions dans C et donc au plus n solutions dans R (théorème de D'Alembert), on sait
aussi (d'après la théorie d'Evariste Galois), qu'à partir du degré 5, il n'existe plus de formule
générale de résolution (et encore moins si l'équation n'est plus polynomiale).
Pour ces raisons, il est indispensable de connaître les méthodes numériques de résolution

Posté par
hbx360
re : Résolution d'une équation trigonométrique 09-08-23 à 19:39

Bonjour Sylvieg,

Voici l'énoncé de l'exercice :

Titre : Encadrement de sinus et cosinus

1. Démontrer que pour tout réel positif x \epsilon R^{+}, on a sin(x) \leq x.

2. En déduire que pour tout réel positif  x \epsilon R^{+} on a 1-\frac{x²}{2} \leq cos(x) \leq 1.

3. Prouver finalement que pour tout réel positif  x \epsilon R^{+}, on a x-\frac{x^{3}}{6} \leq sin(x) \leq x.

En fait je ne suis pas en terminal mais comme indiqué sur mon profil je suis en autodidacte. Concernant des exercices permettant d'approcher les solutions sans doute que j'ai dû en voir mais sa ne m'a pas marqué.

Comment j'ai fait ? En fait j'ai fais comme tu m'as dit, je suis passé par  la dérivée :

Comme on a : 1-\frac{x²}{2} \leq cos(x) j'ai passé le membre de gauche à droite ce qui donne :

0 \leq cos(x)-1+\frac{x²}{2} ensuite je désigne cos(x)-1+\frac{x²}{2} comme une fonction que je nomme f(x) donc j'ai f(x)=cos(x)-1+\frac{x²}{2} puis je dérive f(x) ce qui donne :

f'(x)=-sin(x)+x je passe le moins à f'(x) ce qui donne :
-f'(x)=sin(x)-x je cherche le signe de f'(x) en faisant :

sin(x) \leq x donc on prouve cette inégalité :

on sait que sin(x) est compris entre 0  \leq sin(x)  \leq 1 donc si on prend pour x la valeur \frac{\pi}{2} soit x=\frac{\pi}{2} alors

sin(\frac{\pi }{2}) = 1 et x =\frac{\pi }{2} comme

1 < \frac{\pi}{2} alors sin(x) \leq x et comme on à -f'(x) : la dérivée est toujours positive car si on remet le signe moins dans l'expression f'(x)=-sin(x)+x on obtiendra on valeur en y qui est toujours positive donc f(x) est toujours croissante f(x) \geq 0.

Voilà.

Posté par
hbx360
re : Résolution d'une équation trigonométrique 09-08-23 à 19:41

Ha oui en espérant que la façon dont j'ai rédigé est pas trop mauvaise et un peu mathématique

Posté par
carpediem
re : Résolution d'une équation trigonométrique 09-08-23 à 20:58

hbx360 @ 09-08-2023 à 19:39

1. Démontrer que pour tout réel positif x \epsilon R^{+}, on a sin(x) \leq x.

2. En déduire que pour tout réel positif  x \epsilon R^{+} on a 1-\frac{x²}{2} \leq cos(x) \leq 1.

3. Prouver finalement que pour tout réel positif  x \epsilon R^{+}, on a x-\frac{x^{3}}{6} \leq sin(x) \leq x.

Comment j'ai fait ? je suis passé par  la dérivée :   moi je pense qu'il faut plutôt primitiver (entre 0 et x) surtout quand on voit les inégalités de 2/ et 3/

Comme on a : 1-\frac{x²}{2} \leq cos(x)   ça il faut le montrer en le déduisant de 1/ !! l'as-tu fait ?


de l'intérêt d'avoir un énoncé exact et complet dès le premier post ... pour ne pas perdre son temps ...

Posté par
hbx360
re : Résolution d'une équation trigonométrique 10-08-23 à 15:30

Bonjour carpediem,

carpediem @ 09-08-2023 à 20:58

hbx360 @ 09-08-2023 à 19:39


Comme on a : 1-\frac{x²}{2} \leq cos(x)   ça il faut le montrer en le déduisant de 1/ !! l'as-tu fait ?



En fait je pensais que je l'avais démontré en faisant la dérivé.

Posté par
carpediem
re : Résolution d'une équation trigonométrique 11-08-23 à 13:35

certes ... mais l'énoncé demande de le déduire (donc la seule et unique question précédente)

Posté par
hbx360
re : Résolution d'une équation trigonométrique 13-08-23 à 21:06

Oui effectivement !

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Résolution d'une équation trigonométrique 14-08-23 à 07:57

Bonjour,
Primitiver ou dériver, ça revient au même, non ?
Je propose d'utiliser les fonctions suivantes :

f(x) = x - sin(x) \; au 1).
Le signe de la dérivée est très facile.

g(x) = cos(x) - 1 + x2/2 \; au 2).
Le signe de la dérivée utilise bien le résultat de la question 1).

h(x) = sin(x) - x + x3/6 \; au 3).
Le signe de la dérivée se déduit de 2).

De manière générale, pour démontrer \; A B , on peut s'intéresser au signe de la différence \; B - A .

Posté par
carpediem
re : Résolution d'une équation trigonométrique 14-08-23 à 13:40

ok d'accord, effectivement !

mais bon alors ça se fait en première ...

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