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Résoudre les équations et inéquations suivantes. On précisera si nécessaire au préalable l'ensemble de définition.
\begin{align*}
&1.\quad \mathrm e^{3x - 1} = 1;&
&2.\quad x\mathrm e^x - 2\mathrm e^x = 0;&
\\
&3.\quad \mathrm e^{x + 1} = 5;&
&4.\quad \mathrm e^{x^2 + x + 1} < \mathrm e;&
\\
&5.\quad \ln(x^2 - 2x) \geqslant 0.&
\end{align*}
Corrigé 1.
Corrigé 2.
Corrigé 3.
Corrigé 4.
Corrigé 5.
L'ensemble de définition est $\mathbb R$.
\[\begin{aligned}
\mathrm e^{3x - 1} &= 1&
\\ \iff
3x - 1 &= 0&
\\ \iff
x &= \frac 1 3.&
\\
S&=\left\{\frac 1 3\right\}.
\end{aligned}\]
L'ensemble de définition est $\mathbb R$.
\[\begin{aligned}
x\mathrm e^x - 2\mathrm e^x &= 0&
\\ \iff
\mathrm e^x(x - 2) &= 0.&
\end{aligned}\]
Or, quel que soit $x$, $\mathrm e^x \neq 0$, donc l'unique solution de cette équation est $2$.
\[S = \big\{2\big\}.\]
L'ensemble de définition est $\mathbb R$. On a:
\[\begin{aligned}
\mathrm e^{x+1} &= 5&
\\ \iff
x + 1 &= \ln 5&
\\ \iff
x &= \ln 5 - 1.&
\end{aligned}\]
Donc $S = \big\{\ln 5 - 1\big\}$.
L'ensemble de définition est $\mathbb R$. On a:
\[\begin{aligned}
\mathrm e^{x^2 + x + 1} &< \mathrm e&
\\ \iff
x^2 + x + 1 &< 1&
\\ \iff
x^2+ x &< 0&
\\ \iff
x(x+1) &< 0.&
\end{aligned}\]
Il s'agit d'une fonction polynôme de degré 2, de coefficient principal positif,
et dont les racines évidentes sont $-1$ et $0$.
On a donc $S = ]-1;0[$.
L'expression $x^2 - 2x$ doit être strictement positive. Il s'agit d'un polynôme de degré 2, à coefficient principal positif, et dont les racines sont $0$ et $2$. On a donc
\[D = ]-\infty;0[\cup]2;+\infty[.\]
Alors :
\[\begin{aligned}
\ln(x^2 - 2x) &\geqslant 0&
\\ \iff
x^2 - 2x &\geqslant 1&
\\ \iff
x^2 - 2x - 1 &\geqslant 0.&
\end{aligned}\]
Le polynôme obtenu admet pour discriminant
\[\Delta = 2^2 +4 = 8 \implies \sqrt{\Delta} = 2\sqrt 2.\]
Ce discriminant est strictement positif donc le polynôme admet deux racines:
\[\begin{aligned}
x_1 &= \frac{2 - 2\sqrt 2} 2 = 1-\sqrt 2.&
\\
x_2 &= \frac{2 + 2\sqrt 2}{2} = 1+\sqrt 2.&
\end{aligned}\]
Le coefficient principal est positif, donc l'expression est strictement positive sur
\[\left]-\infty;1-\sqrt 2\right[\cup\left]1+\sqrt 2;+\infty\right[.\]
En tenant compte de l'ensemble de définition (qui n'interfère pas ici avec l'ensemble solution), on a alors:
\[S = \left]-\infty;1-\sqrt 2\right[\cup \left]2;1+\sqrt 2\right[.\]
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