I) RÉSOLUTION D'ÉQUATIONS DANS \(\mathbb{R}\)

1) Équations avec valeur absolue

📌 Définition : \(|x| = a \iff x = a\) ou \(x = -a\) pour \(a \ge 0\).
✏️ Propriété : \(|A| = |B| \iff A = B\) ou \(A = -B\).

📌 Exercice 01 : (2.5 pts)

1) \(x + 6 = -x\sqrt{3} - \sqrt{27}\) (0.5 pt)
2) \((E) : \frac{x - 2}{x - 3} = x - 1\) (0.5 pt)
3) \(|x - 1| = 5\) (1 pt)
4) \(|2x + 1| = |x - 3|\) (0.5 pt)
5) \(|x + 2| = -1\) (0.5 pt)
✅ Corrigé détaillé

1) \(x + 6 = -x\sqrt{3} - \sqrt{27} \iff x + x\sqrt{3} = -6 - 3\sqrt{3}\).

\(x(1+\sqrt{3}) = -3(2+\sqrt{3}) \Rightarrow x = -\frac{3(2+\sqrt{3})}{1+\sqrt{3}}\).

En multipliant par la quantité conjuguée : \(x = -\frac{3(2+\sqrt{3})(1-\sqrt{3})}{1-3} = \frac{3(2+\sqrt{3})(1-\sqrt{3})}{2}\).

2) \(\frac{x-2}{x-3} = x-1\), avec \(x \ne 3\).

\(x-2 = (x-1)(x-3) \iff x-2 = x^2 - 4x + 3 \iff x^2 - 5x + 5 = 0\).

\(\Delta = 25 - 20 = 5\). \(x = \frac{5 \pm \sqrt{5}}{2}\).

3) \(|x-1| = 5 \iff x-1 = 5\) ou \(x-1 = -5 \iff x = 6\) ou \(x = -4\).

4) \(|2x+1| = |x-3| \iff 2x+1 = x-3\) ou \(2x+1 = -(x-3)\).

\(2x+1 = x-3 \Rightarrow x = -4\).

\(2x+1 = -x+3 \Rightarrow 3x = 2 \Rightarrow x = \frac{2}{3}\).

5) \(|x+2| = -1\). Une valeur absolue est toujours positive ou nulle, donc pas de solution.

\(S = \emptyset\).

📌 Exercice 02 : (2 pts)

1) \(x^2 - 16 < 0\) (1 pt)
2) \(\frac{3x - 1}{x + 2} > 1\) (1 pt)
✅ Corrigé détaillé

1) \(x^2 - 16 < 0 \iff (x-4)(x+4) < 0\).

Tableau de signes :

\(x\) \(-\infty\)   \(-4\)   \(4\)   \(+\infty\)
\(x-4\) \(-\)   \(-\)   \(0\)   \(+\)
\(x+4\) \(-\)   \(0\)   \(+\)   \(+\)
\((x-4)(x+4)\) \(+\)   \(0\)   \(0\)   \(+\)

Donc \(S = ]-4; 4[\).

2) \(\frac{3x-1}{x+2} > 1 \iff \frac{3x-1}{x+2} - 1 > 0 \iff \frac{3x-1 - (x+2)}{x+2} > 0 \iff \frac{2x-3}{x+2} > 0\).

Tableau de signes :

\(x\) \(-\infty\)   \(-2\)   \(\frac{3}{2}\)   \(+\infty\)
\(2x-3\) \(-\)   \(-\)   \(0\)   \(+\)
\(x+2\) \(-\)   \(0\)   \(+\)   \(+\)
\(\frac{2x-3}{x+2}\) \(+\)   \(||\)   \(0\)   \(+\)

Donc \(S = ]-\infty; -2[ \cup ]\frac{3}{2}; +\infty[\).

II) RELATIONS ENTRE RACINES ET COEFFICIENTS

1) Relations de Viète

📌 Définition : Pour le trinôme \(ax^2 + bx + c\) de racines \(\alpha\) et \(\beta\) :
\[ \alpha + \beta = -\frac{b}{a} \quad \text{et} \quad \alpha \times \beta = \frac{c}{a} \]

📌 Exercice 03 : (3.5 pts)

Soit le trinôme \(P(x) = -3x^2 + \sqrt{3}x + 3\).

1) Prouver que le trinôme admet deux racines distinctes \(\alpha\) et \(\beta\) sans les calculer. (0.5 pt)
2) Déduire les valeurs suivantes :
\(\alpha + \beta\) ; \(\alpha \times \beta\) ; \(\frac{1}{\alpha} + \frac{1}{\beta}\) ; \(\alpha^2 + \beta^2\) ; \(\frac{\beta}{\alpha} + \frac{\alpha}{\beta}\) ; \(\alpha^3 + \beta^3\). (3 pts)
✅ Corrigé détaillé

1) \(a = -3\), \(b = \sqrt{3}\), \(c = 3\).

\(\Delta = b^2 - 4ac = (\sqrt{3})^2 - 4(-3)(3) = 3 + 36 = 39 > 0\).

Donc le trinôme admet deux racines distinctes.

2) \(\alpha + \beta = -\frac{b}{a} = -\frac{\sqrt{3}}{-3} = \frac{\sqrt{3}}{3}\).

\(\alpha \times \beta = \frac{c}{a} = \frac{3}{-3} = -1\).

\(\frac{1}{\alpha} + \frac{1}{\beta} = \frac{\alpha + \beta}{\alpha \beta} = \frac{\frac{\sqrt{3}}{3}}{-1} = -\frac{\sqrt{3}}{3}\).

\(\alpha^2 + \beta^2 = (\alpha+\beta)^2 - 2\alpha\beta = \frac{1}{3} - 2(-1) = \frac{1}{3} + 2 = \frac{7}{3}\).

\(\frac{\beta}{\alpha} + \frac{\alpha}{\beta} = \frac{\alpha^2 + \beta^2}{\alpha\beta} = \frac{\frac{7}{3}}{-1} = -\frac{7}{3}\).

\(\alpha^3 + \beta^3 = (\alpha+\beta)^3 - 3\alpha\beta(\alpha+\beta) = \left(\frac{\sqrt{3}}{3}\right)^3 - 3(-1)\left(\frac{\sqrt{3}}{3}\right) = \frac{3\sqrt{3}}{27} + \sqrt{3} = \frac{\sqrt{3}}{9} + \sqrt{3} = \frac{10\sqrt{3}}{9}\).

📌 Exercice 04 : (4.5 pts)

1) a) Résoudre dans \(\mathbb{R}\) l'équation : \(3x^2 - 2x - 1 = 0\). (1 pt)
b) En déduire une factorisation du trinôme \(3x^2 - 2x - 1\). (0.5 pt)
2) En déduire les solutions des équations suivantes :
a) \(3x - 2\sqrt{x} - 1 = 0\) (1 pt)
b) \(3x^2 - 2|x| - 1 = 0\) (1 pt)
c) \(3x^4 - 2x^2 - 1 = 0\) (1 pt)
✅ Corrigé détaillé

1) a) \(3x^2 - 2x - 1 = 0\). \(\Delta = 4 + 12 = 16\).

\(x_1 = \frac{2-4}{6} = -\frac{1}{3}\), \(x_2 = \frac{2+4}{6} = 1\).

b) \(3x^2 - 2x - 1 = 3\left(x+\frac{1}{3}\right)(x-1) = (3x+1)(x-1)\).

2) a) On pose \(t = \sqrt{x} \ge 0\). L'équation devient \(3t^2 - 2t - 1 = 0\).

Les solutions sont \(t = 1\) ou \(t = -\frac{1}{3}\) (rejeté car \(t \ge 0\)).

Donc \(\sqrt{x} = 1 \Rightarrow x = 1\).

b) On pose \(t = |x| \ge 0\). L'équation devient \(3t^2 - 2t - 1 = 0\).

\(t = 1\) ou \(t = -\frac{1}{3}\) (rejeté). Donc \(|x| = 1 \Rightarrow x = \pm 1\).

c) On pose \(t = x^2 \ge 0\). L'équation devient \(3t^2 - 2t - 1 = 0\).

\(t = 1\) ou \(t = -\frac{1}{3}\) (rejeté). Donc \(x^2 = 1 \Rightarrow x = \pm 1\).

III) SYSTÈMES LINÉAIRES ET CHANGEMENT DE VARIABLES

📌 Exercice 05 : (2 pts)

1) Résoudre dans \(\mathbb{R}^2\) le système :
\[ \begin{cases} 3x - 4y = 10 \\ -x + 5y = -7 \end{cases} \] (1 pt)
2) Déduire les solutions du système :
\[ \begin{cases} 3a^2 - \frac{4}{b+1} = 10 \\ -a^2 + \frac{5}{b+1} = -7 \end{cases} \] (1 pt)
✅ Corrigé détaillé

1) \( \begin{cases} 3x - 4y = 10 \\ -x + 5y = -7 \end{cases} \).

De la deuxième équation : \(x = 5y + 7\).

En remplaçant : \(3(5y+7) - 4y = 10 \Rightarrow 15y + 21 - 4y = 10 \Rightarrow 11y = -11 \Rightarrow y = -1\).

\(x = 5(-1) + 7 = 2\).

Donc \(S = \{(2; -1)\}\).

2) Posons \(x = a^2\) et \(y = \frac{1}{b+1}\) (avec \(b \ne -1\)).

Le système devient \( \begin{cases} 3x - 4y = 10 \\ -x + 5y = -7 \end{cases} \).

Donc \(x = 2\) et \(y = -1\).

\(a^2 = 2 \Rightarrow a = \pm \sqrt{2}\).

\(\frac{1}{b+1} = -1 \Rightarrow b+1 = -1 \Rightarrow b = -2\).

Donc \(S = \{(\sqrt{2}; -2), (-\sqrt{2}; -2)\}\).

 IV) FACTORISATION ET RÉSOLUTION D'ÉQUATIONS POLYNOMIALES

📌 Exercice 06 : (6 pts)

Soit le polynôme \(P(x) = x^3 - \sqrt{2}x^2 - x + \sqrt{2}\).

1) Montrer que 1 est racine de \(P(x)\). (0.5 pt)
2) Montrer que \(P(x) = (x+1)(x^2 - (\sqrt{2}+1)x + \sqrt{2})\). (1 pt)
3) On pose \(Q(x) = x^2 - (\sqrt{2}+1)x + \sqrt{2}\) et soit \(\Delta\) son discriminant.
a) Vérifier que \(\Delta = (\sqrt{2}-1)^2\). (0.5 pt)
b) Résoudre dans \(\mathbb{R}\) l'équation \(Q(x) = 0\). (1 pt)
4) En déduire les solutions de l'équation \(x - (\sqrt{2}+1)\sqrt{x} + \sqrt{2} = 0\). (1 pt)
5) Résoudre dans \(\mathbb{R}\) l'équation \(P(x) = 0\). (1 pt)
6) Résoudre dans \(\mathbb{R}\) l'inéquation \(P(x) \le 0\). (1 pt)
✅ Corrigé détaillé

1) \(P(1) = 1 - \sqrt{2} - 1 + \sqrt{2} = 0\). Donc 1 est racine.

2) On factorise par \((x-1)\) :

\(P(x) = (x-1)(x^2 + ax + b)\).

Par identification : \(a - 1 = -\sqrt{2} \Rightarrow a = 1 - \sqrt{2}\) ; \(b - a = -1 \Rightarrow b = a - 1 = -\sqrt{2}\) ; \(-b = \sqrt{2} \Rightarrow b = -\sqrt{2}\).

Donc \(P(x) = (x-1)(x^2 + (1-\sqrt{2})x - \sqrt{2})\).

Il y a une erreur dans l'énoncé. La factorisation correcte est \(P(x) = (x-1)(x+1)(x-\sqrt{2})\).

3) a) \(Q(x) = x^2 - (\sqrt{2}+1)x + \sqrt{2}\).

\(\Delta = (\sqrt{2}+1)^2 - 4\sqrt{2} = 3 + 2\sqrt{2} - 4\sqrt{2} = 3 - 2\sqrt{2} = (\sqrt{2}-1)^2\).

b) \(x = \frac{\sqrt{2}+1 \pm (\sqrt{2}-1)}{2}\).

\(x_1 = \frac{\sqrt{2}+1 + \sqrt{2}-1}{2} = \sqrt{2}\).

\(x_2 = \frac{\sqrt{2}+1 - \sqrt{2}+1}{2} = 1\).

4) On pose \(t = \sqrt{x} \ge 0\). L'équation devient \(t^2 - (\sqrt{2}+1)t + \sqrt{2} = 0\).

Les solutions sont \(t = \sqrt{2}\) ou \(t = 1\).

Donc \(x = 2\) ou \(x = 1\).

5) \(P(x) = (x-1)(x^2 - (\sqrt{2}+1)x + \sqrt{2}) = (x-1)(x-\sqrt{2})(x-1) = (x-1)^2(x-\sqrt{2})\).

Donc \(P(x) = 0 \iff x = 1\) ou \(x = \sqrt{2}\).

6) \(P(x) \le 0 \iff (x-1)^2(x-\sqrt{2}) \le 0\).

\((x-1)^2 \ge 0\), donc le signe de \(P\) est celui de \((x-\sqrt{2})\).

Donc \(S = ]-\infty; \sqrt{2}]\).


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"C'est en forgeant que l'on devient forgeron."