Maths-cours

COURS & EXERCICES DE MATHÉMATIQUES

Close

Nombre de solutions d'une équation polynomiale

Soit la fonction ff définie sur R\mathbb{R} par :

f(x)=x33x2+1f\left(x\right)=x^{3} - 3x^{2}+1

  1. Déterminer les limites de ff en - \infty et en ++\infty

  2. Calculer f(x)f^{\prime}\left(x\right) pour tout xRx \in \mathbb{R}.

    Dresser le tableau de variations de ff

  3. Combien l'équation f(x)=0f\left(x\right)=0 admet-elle de solutions ?

Corrigé

  1. limxx3=\lim\limits_{x\rightarrow - \infty }x^{3}= - \infty

    limx3x2=\lim\limits_{x\rightarrow - \infty } - 3x^{2}= - \infty

    Donc par somme limxx33x2+1=\lim\limits_{x\rightarrow - \infty }x^{3} - 3x^{2}+1= - \infty

    Lorsque x+x\rightarrow +\infty on a une forme indéterminée du type «++\infty - \infty ». On lève l'indétermination en mettant x3x^{3} en facteur :

    limx+x33x2+1=limx+x3(13x+1x3)\lim\limits_{x\rightarrow +\infty }x^{3} - 3x^{2}+1=\lim\limits_{x\rightarrow +\infty }x^{3}\left(1 - \frac{3}{x}+\frac{1}{x^{3}}\right)

    limx+x3=+\lim\limits_{x\rightarrow +\infty }x^{3}=+\infty

    limx+13x+1x3=1\lim\limits_{x\rightarrow +\infty }1 - \frac{3}{x}+\frac{1}{x^{3}}=1 (par somme)

    Donc par produit :

    limx+x3(13x+1x3)=+\lim\limits_{x\rightarrow +\infty }x^{3}\left(1 - \frac{3}{x}+\frac{1}{x^{3}}\right)=+\infty

  2. f(x)=3x26x=3x(x2)f^{\prime}\left(x\right)=3x^{2} - 6x=3x\left(x - 2\right)

    ff^{\prime} s'annule pour x=0x=0 et x=2x=2 et est strictement négative sur l'intervalle ]0;2[\left]0 ; 2\right[

    On calcule : f(0)=1f\left(0\right)=1 et f(2)=3f\left(2\right)= - 3.

    On obtient le tableau de variation suivant :

    Exercice

  3. ff est une fonction polynôme donc continue sur R\mathbb{R}.

    Sur ];0[,\left] - \infty ; 0 \right[, ff est strictement croissante. 00 est compris entre limxf(x)=\lim\limits_{x\rightarrow - \infty }f\left(x\right)= - \infty et f(0)=1f\left(0\right)=1. Donc, d'après le théorème des valeurs intermédiaires pour une fonction strictement monotone, l'équation f(x)=0f\left(x\right)=0 admet une unique solution sur ];0[\left] - \infty ; 0 \right[.

    Un raisonnement similaire montre que l'équation f(x)=0f\left(x\right)=0 admet également une unique solution sur ]0;2[\left] 0 ; 2 \right[ff est strictement décroissante et une unique solution sur ]2;+[\left] 2 ; +\infty \right[ff est strictement croissante.

    Au total, l'équation f(x)=0f\left(x\right)=0 admet trois solutions.

Fonction

Courbe représentative de la fonction ff