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Une petite équation

Posté par
Sylvieg Moderateur
26-09-19 à 18:32

Bonjour,
Quel est le nombre de solutions réelles de l'équation

\left(\dfrac{x}{x-4} \right)^{x-1} - \left(\dfrac{x+4}{x} \right)^{x+1} = \; 28 \; ?

Posté par
matheuxmatou
re : Une petite équation 26-09-19 à 19:14

bonsoir

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Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Une petite équation 26-09-19 à 19:18

@matheuxmatou,

 Cliquez pour afficher

Sinon, je n'aurais pas posé la question \;

Posté par
matheuxmatou
re : Une petite équation 26-09-19 à 19:19

Sylvieg

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Posté par
matheuxmatou
re : Une petite équation 26-09-19 à 20:05

oui Ok, je viens de comprendre !

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Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Une petite équation 26-09-19 à 20:33

Moi non plus

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Une petite équation 26-09-19 à 21:52

J'ai cherché un peu plus :

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Sans garantie.

Posté par
dpi
re : Une petite équation 27-09-19 à 07:57

Bonjour,
petit exo

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Posté par
matheuxmatou
re : Une petite équation 27-09-19 à 09:39

dpi oui ... la fonction à gauche est impaire

Posté par
matheuxmatou
re : Une petite équation 27-09-19 à 16:06

Sylvieg

je confirme

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Posté par
derny
re : Une petite équation 27-09-19 à 21:00

Bonsoir
dpi, je ne pense pas que la fonction soit symétrique.
Si on trace la fonction y=(\frac{x}{x-4})^{^{x-1}}-(\frac{x+4}{x})^{x+1}-28
-4 et +4 sont asymptotes verticales et la courbe traverse l'axe des x en 17,136...

Une petite équation

Posté par
derny
re : Une petite équation 27-09-19 à 21:02

Et pourtant  -2 donne bien une solution

Posté par
matheuxmatou
re : Une petite équation 28-09-19 à 00:08

derny

la fonction que tu traces est symétrique par rapport au point (0;-14)

celle du membre de gauche de l'énoncé initial est impair

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Une petite équation 28-09-19 à 07:23

Bonjour,
J'ai des doutes sur le signe de la fonction définie par \; f(x) = \left(\dfrac{x}{x-4} \right)^{x-1} - \left(\dfrac{x+4}{x} \right)^{x+1} \; :

 Cliquez pour afficher

Posté par
derny
re : Une petite équation 28-09-19 à 10:04

Bonjour
matheuxmatou, je ne comprends pas ton point de symétrie.
Ci-dessous résultat du logiciel Microsoft Mathematics

Une petite équation

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Une petite équation 28-09-19 à 15:01

matheuxmatou parle,comme moi, de la fonction définie par \; f(x) = \left(\dfrac{x}{x-4} \right)^{x-1} - \left(\dfrac{x+4}{x} \right)^{x+1} \;

Pour tout \; x \; de ]4;+[ \; on a \; f(-x) = -f(x) .

Posté par
carpediem
re : Une petite équation 28-09-19 à 15:34

salut

u(x) = \dfrac x {x - 4}
 \\ 
 \\ v(x) = \dfrac {x + 4} x
 \\ 
 \\ g(x) = x - 1
 \\ 
 \\ f(x) = u(x)^{g(x)} - v(x)^{-g(-x)}
 \\ 
 \\ u(-x) = v(x)
 \\ 
 \\ f(x) = u(x)^{g(x)} - u(-x)^{-g(-x)} = u(x)^{g(x)} - \dfrac 1 {u(-x)^{g(-x)}}

f(x) existe <=> u(x)^{g(x)} existe et son ensemble de définition est symétrique

et alors f(-x) = -f(x)

Posté par
carpediem
re : Une petite équation 28-09-19 à 15:35

... et est non nul ...

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Une petite équation 28-09-19 à 15:39

Citation :
et son ensemble de définition est symétrique
En es-tu certain ?

Posté par
carpediem
re : Une petite équation 28-09-19 à 16:41

je 'ai rien affirmé !! je n'est écrit qu'une équivalence ...

mais par contre j'aurai plutôt du écrire :

Citation :
f(x) existe <=> u(x)^{g(x)} existe

et alors f(-x) = -f(x) si son ensemble de définition est symétrique

Posté par
carpediem
re : Une petite équation 28-09-19 à 16:52

harg damned !!! ça fait beaucoup !!

j'vais pouvoir en manger des escargots !!!

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Une petite équation 28-09-19 à 16:55

En fait je ne suis pas certaine d'être d'accord...

La coquille pour les escargots : u(-x) = 1/v(x) .

Posté par
carpediem
re : Une petite équation 28-09-19 à 17:02

n'y aurait-il pas un abus de pouvoir là ?

mon msg de 16h52 suivait ton msg de 16h55 qui maintenant le suit car il a été modifié et rend caduque mon msg qui suivait le tien !!!




et tu as raison de ne pas être certaine : je n'ai écrit que des choses formelles sans rien vérifier

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Une petite équation 28-09-19 à 17:10

En fait, c'est ce sujet qui a inspiré mon équation : Math imparité
J'y trouvais peu rigoureux de passer par des logarithme avant de chercher l'ensemble de définition.

Posté par
carpediem
re : Une petite équation 28-09-19 à 17:15

oui j'avais vu ...

de toute façon avec une telle "exponentiation" on est obligé de passer au log et exp de base e ... mais bien sur avec prudence !! bien d'accord avec toi

ensuite voir une éventuelle extension à certains rationnels ... pourquoi pas ?

Posté par
Imod
re : Une petite équation 28-09-19 à 18:13

Bonjour à tous

Je prends le problème à la volée et je n'ai pas levé les caches et je suis donc désolé par avance pour les redites .

On a f(x)=(\frac{x+a}x)^{b+x} est défini sur D ( avec a=4 et b=1 pour l'exemple de Sylvieg ) . Formellement f(-x)=(\frac{x-a}x)^{b-x} est défini quand x appartient à -D . Alors g(x)=f(x)-f(-x) est définie et impaire sur D\cap -D forcément symétrique par rapport à 0 . L'équation à résoudre est g(x)=28 c'est à dire f(x)=14 .

Analytiquement on est amené à regarder le comportement de ln(1+x) au voisinage de 0 . En acceptant les bases négatives pour certaines puissances on passe en théorie des nombres et là c'est certainement plus compliqué ( b n'est pas forcément rationnel ) .

Imod

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Une petite équation 28-09-19 à 21:32

Bonsoir Imod,

Citation :
L'équation à résoudre est g(x)=28 c'est à dire f(x)=14 .
Je ne comprends pas bien.
Regarde le message de carpediem à 15h34 ; ça ressemble un peu.
Mais tu notes \; g \; ce que nous avons noté \; f .

Je vais faire un tri des questions soulevées.

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Une petite équation 28-09-19 à 21:34

Bonsoir,
Plusieurs problématiques sont apparues dans nos nombreuses interventions.
Je précise auparavant que je n'ai pas de certitude.

1) L'équation \; \left(\dfrac{x}{x-4} \right)^{x-1} - \left(\dfrac{x+4}{x} \right)^{x+1} = \; 28 \; \; admet au moins 2 solutions réelles.
En a-t-elle d'autres ?

2) Soit \; f \; la fonction définie par \; f(x) = \left(\dfrac{x}{x-4} \right)^{x-1} - \left(\dfrac{x+4}{x} \right)^{x+1} .
a) Quel est son ensemble de définition ?
b) Est-elle impaire ?

Posté par
verdurin
re : Une petite équation 28-09-19 à 23:12

Bonsoir,
un avis vraisemblablement un peu bête.

Je pense que la fonction de \R\times\R dans \R définie par (a,x)\mapsto a^x est définie sur \R^{*+}\times\R.
Contrairement à la fonction de \R\times\Z dans \R définie par (x,n)\mapsto x^n  qui est définie sur \R^*\times\Z .

Le fait que ces deux fonctions soient écrites de la même façon et qu'elles coïncides là où elles sont définies simultanément fait qu'on les confond.
À mon avis c'est une erreur.

Posté par
matheuxmatou
re : Une petite équation 29-09-19 à 09:52

Sylvieg

je ne suis pas tout à fait d'accord avec toi pour 11/3 ...

 Cliquez pour afficher

Posté par
Imod
re : Une petite équation 29-09-19 à 10:56

Je crois en effet qu'il faudrait redéfinir les questions ( et au passage cesser de blanker )

Contrairement à Verdurin , je ne pense pas qu'il y ait à choisir entre deux définitions des puissances , les deux peuvent coexister il n'y a jamais confusion dans les définitions ( mais les outils utilisés ne seront pas les mêmes ) .

Sans papier et crayon je n'écris que des âneries comme le prouve mon dernier message .

On définit : f(x)=(\frac x{x-4})^{x-1} , g(x)=f(x)-14 , h(x)=f(-x)+14   .

On peux généraliser en remplaçant 1 , 4 et 14 par des réels quelconques .  

On cherche alors l'intersection des représentations graphiques de g et h .

Une petite équation

La question principale est de savoir ce qui se passe au niveau de l'axe des ordonnées

Imod

Posté par
matheuxmatou
re : Une petite équation 29-09-19 à 18:11

la question de Sylvieg n'était pas une étude de fonction (même si par endroits cela s'y ramène) mais la résolution dans d'une équation

 Cliquez pour afficher

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Une petite équation 29-09-19 à 18:43

Me voici de retour \;

D'accord pour ne plus blanker ; mais pas d'accord pour noter \; f(x) \; autre chose que

\;  \left(\dfrac{x}{x-4} \right)^{x-1} - \left(\dfrac{x+4}{x} \right)^{x+1} .


@matheuxmatou pour \; f(11/3) \; :

(11/3)-1 = 8/3 . \; (11/3)+1 = 14/3 . \; Je trouve ainsi \; f(11/3) > 0 .

Posté par
Imod
re : Une petite équation 29-09-19 à 18:45

@Matheuxmatou

Pour résoudre une équation , on peut étudier une fonction comme tu le dis toi même .

Donnes tu un sens à l'expression (-8)^{\frac 23}  ?

On arrête de blanquer , non ?

Imod

Posté par
carpediem
re : Une petite équation 29-09-19 à 18:51

on peut dire que c'est 4 ... quel que soit le bout par lequel on le prend ...

Posté par
Imod
re : Une petite équation 29-09-19 à 18:58

@Carpediem : on est bien d'accord : il n'y a pas d'ambiguïté .
@Syvieg : On définit f d'autorité ? Pour moi ce n'est pas la fonction de base .

Imod

Posté par
carpediem
re : Une petite équation 29-09-19 à 19:06

Sylvieg @ 28-09-2019 à 15:01

matheuxmatou parle,comme moi, de la fonction définie par \; f(x) = \left(\dfrac{x}{x-4} \right)^{x-1} - \left(\dfrac{x+4}{x} \right)^{x+1} \;

Pour tout \; x \; de ]4;+[ \; on a  \; f(-x) = -f(x) .
disons que c'est plus simple de parler de la même chose ...

ensuite :
carpediem @ 28-09-2019 à 15:34

salut

u(x) = \dfrac x {x - 4}
 \\ 
 \\ v(x) = \dfrac {x + 4} x
 \\ 
 \\ g(x) = x - 1
 \\ 
 \\ f(x) = u(x)^{g(x)} - v(x)^{-g(-x)}
 \\ 
 \\ u(-x) = \dfrac 1 {v(x)}
 \\ 
 \\ f(x) = u(x)^{g(x)} - v(x)^{-g(-x)} = u(x)^{g(x)} - {u(-x)^{g(-x)}}

f(x) existe <=> u(x)^{g(x)} existe et son ensemble de définition est symétrique

et alors f(-x) = -f(x)

en corrigeant mes erreurs bien sur ... .... ce que j'ai fait ... enfin j'espère ...

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Une petite équation 29-09-19 à 19:08

@Imod,
Tu es tout à fait autorisé à penser qu'une certaine fonction est "la fonction de base" (?).
Mais tu peux noter son expression avec autre chose que f(x).
J'ai utilisé la notation f(x) pour la même expression depuis hier à 7h23.
Deux f(x) différents qui se promènent dans le même sujet, ce n'est pas top pour s'y retrouver \;

Posté par
matheuxmatou
re : Une petite équation 30-09-19 à 01:18

Imod

Imod @ 29-09-2019 à 18:45

@Matheuxmatou

Pour résoudre une équation , on peut étudier une fonction comme tu le dis toi même .

Donnes tu un sens à l'expression (-8)^{\frac 23}  ?

Imod


oui ! et c'est ce que je dis plus haut... la racine cubique peut être définie sur R... donc cela vaut 4

Sylvieg
oui pour 11/3 ... raisonnement hatif de ma part et faute de frappe pour le 8/3... je focalisais sur le tiers en oubliant la parité du numérateur  

Posté par
dpi
re : Une petite équation 30-09-19 à 07:58

Bonjour,
Personnellement ,je ne comprends pas pourquoi tant de sous questions:
La réponse au post initial est
Il n'y a que deux solutions :
x=-2
x=17.1306007..

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Une petite équation 30-09-19 à 09:09

Peut-être.
Mais comment le démontrer ?

Posté par
matheuxmatou
re : Une petite équation 30-09-19 à 10:03

ben oui, c'est tout le problème ...
pas évident entre -4 et 4 avec les fractions à dénominateur impair...
serait-ce le 24-ème problème de Sylvieg
pour l'instant je sèche

Posté par
LittleFox
re : Une petite équation 30-09-19 à 10:19


En remplaçant f par

f(x) = \begin{cases}
 \\ (\frac{x}{x-4})^{x-1}+ (-\frac{x+4}{x})^{x+1} & \text{ si } x \in ]-4;0[ \\ 
 \\ -(-\frac{x}{x-4})^{x-1}- (\frac{x+4}{x})^{x+1} & \text{ si } x \in ]0;4[  \\ 
 \\ (\frac{x}{x-4})^{x-1}- (\frac{x+4}{x})^{x+1}& \text{ sinon }
 \\ \end{cases}

qui est quelque part une prolongation de f pour les x rationnels à dénominateur impair,  
j'obtiens ce graphe :
Une petite équation

On voit une 3ème solution proche de x = -0.6020443785899448.
Cette solution peut être approchée à gauche et à droite par une série de fractions impaires mais je ne pense pas qu'il y ait une fraction exacte et donc une solution exacte là.

On peut par contre déduire qu'il n'y a pas de 4ème solution (de type fraction à dénominateur impair).

Posté par
LittleFox
re : Une petite équation 30-09-19 à 10:49


La fraction \frac{-187939998}{312169675} suffit à dépasser la précision de mon calcul.

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Une petite équation 30-09-19 à 10:59

Bonjour LittleFox
C'est ce que j'avais fait pour trouver ceci

Citation :
Rien pour x compris entre 0 et 4.
Entre -4 et 0 : -2 et peut-être un rationnel proche de -0,6.
(message du 26 à 21h52)

Mais depuis, j'ai un doute causé par f(11/3) > 0, ou aussi f(19/5).
Plus généralement, les f(4-1/n) avec n impair peuvent être positifs.

Posté par
matheuxmatou
re : Une petite équation 30-09-19 à 11:06

Sylvieg
et tu as raison de douter car l'expression de LittleFox ne correspond pas au f(x) initial entre -4 et 4 pour les fractions à dénominateur impair

Posté par
dpi
re : Une petite équation 30-09-19 à 11:17

Bon,
J'ai dit un bêtise la fraction de Littlefox convient .

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Une petite équation 30-09-19 à 11:17

@verdurin,
Ton avis n'est pas bête du tout \;
Ça fait pas mal de temps (en fait depuis mes débuts dans l'enseignement) que je trouve pas clair ces histoires d'ensemble de définition selon l'exposant.
Je suis quasiment convaincue qu'introduire une fonction \; r \; par une expression de la forme
r(x) = (u(x))v(x) \; sans préciser son ensemble de définition est une erreur.

Posté par
matheuxmatou
re : Une petite équation 30-09-19 à 11:18

si x=p/(2q+1) irréductible

en posant s(x) = 1 si p est pair et =-1 si p est impair

pour x entre -4 et 0

 f(x) = \left(\dfrac{x}{x-4} \right)^{x-1} + s(x) \left(\dfrac{-x-4}{x} \right)^{x+1}

et entre 0 et 4

 f(x) = - s(x) \left(\dfrac{x}{4-x} \right)^{x-1} - \left(\dfrac{x+4}{x} \right)^{x+1}

il me semble

Posté par
matheuxmatou
re : Une petite équation 30-09-19 à 11:24

Sylvieg

en fait le problème c'est que, implicitement, quand on demande un ensemble de définition on attend des intervalles en réunion ...

mais cela n'a rien d'établi

de toutes façons une fonction c'est une expression ET un ensemble de départ

ici la question est "résoudre une équation"

on introduit une fonction... d'accord

mais le domaine de recherche de l'équation est le plus grand ensemble de réels où elle a un sens

voir le 29 à 18:11

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