Trigonométrie Exercices

Équation trigonométrique

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Résoudre dans $ \mathbb{R} $ l'équation :

$ 2\sin^{2}\left(x\right) - 9\sin\left(x\right)+4=0 $

Corrigé

On pose $X=\sin\left(x\right)$. L'équation devient alors une équation du second degré en $X$ :

$2X^{2} - 9X+4=0$

On calcule le discriminant :

$\Delta = b^{2} - 4ac = \left(-9\right)^{2} - 4\times 2\times 4 = 81 - 32 = 49$

Le discriminant est strictement positif, l'équation admet donc deux solutions :

$X_{1}=\dfrac{9 - 7}{2\times 2}=\dfrac{2}{4}=\dfrac{1}{2}$ et $X_{2}=\dfrac{9+7}{2\times 2}=\dfrac{16}{4}=4$

On revient à l'inconnue $x$ avec $X=\sin\left(x\right)$ :

$\sin\left(x\right)=\dfrac{1}{2}$ ou $\sin\left(x\right)=4$

Comme $\sin\left(x\right)\in\left[-1;1\right]$ pour tout réel $x$, l'équation $\sin\left(x\right)=4$ n'a aucune solution.

Il reste à résoudre $\sin\left(x\right)=\dfrac{1}{2}$. Comme $\dfrac{1}{2}=\sin\left(\dfrac{\pi}{6}\right)$, l'équation s'écrit :

$\sin\left(x\right)=\sin\left(\dfrac{\pi}{6}\right)$

D'après le cours, cela équivaut à :

$x=\dfrac{\pi}{6}+2k\pi$ ou $x=\pi-\dfrac{\pi}{6}+2k\pi=\dfrac{5\pi}{6}+2k\pi$ (avec $k\in\mathbb{Z}$)

L'ensemble des solutions dans $\mathbb{R}$ est $\mathcal{S}=\left\{\dfrac{\pi}{6}+2k\pi\ ;\ \dfrac{5\pi}{6}+2k\pi\ \middle|\ k\in\mathbb{Z}\right\}$.