تمارين - 2BACSEF

التانية باكالوريا العلوم التجريبية – خيار فرنسي


درس : Fonction logarithme népérien

Exercice 8

Résoudre dans R\R les inéquations :

a) ln(x+2x1)>0\ln(\dfrac{x+2}{x-1})>0

b) ln(2x+1x3)<1\ln(\dfrac{2x+1}{x-3})<1

c) ln(x)1ln(x)+10\dfrac{\ln(x)-1}{\ln(x)+1}\ge0

d) (ln x)2ln x0(\ln~x)^2-\ln~x \le0

Résolvons, dans R\mathbb{R}, les inéquations

avec DD l’ensemble de définition de l’équation et SS est l’ensemble des solutions

a/ (E):ln(x+2x1)>0\quad (E): \ln(\dfrac{x+2}{x-1})>0

D=?D = ?

xD    x1x \in D \iff x \neq 1 et x+2x1>0\frac{x+2}{x-1} > 0

Tableau de signes:

x21+x+20++x10+x+2x1+0+\begin{array}{|c|ccccccccc|} \hline x &-\infty & & & -2 & & 1 & & & +\infty \\\hline x+2 & &-& & 0 & + & | & &+& \\\hline x-1 & &-& & | & - & 0 & &+& \\\hline \frac{x+2}{x-1} & &+& & 0 & - & || & &+& \\\hline \end{array}

    D=],2[]1,+[\implies \boxed{D = ]-\infty, -2[ \cup ]1, +\infty[}

Et donc xD\forall x \in D ;

(E)    ln(x+2x1)>ln(1)    x+2x1>1    x+2x11>0    x+2x+1x1>0    3x1>0    x>1 car 3>0\begin{aligned} (E) &\iff \ln(\frac{x+2}{x-1}) > \ln(1) \\&\iff \frac{x+2}{x-1} > 1 \\&\iff \frac{x+2}{x-1} - 1 > 0 \\&\iff \frac{x+2-x+1}{x-1} > 0 \\&\iff \frac{3}{x-1} > 0 \\&\iff x > 1 \quad \text{ car } 3> 0 \end{aligned}

D’où

SR=]1,+[\boxed{S_{\mathbb{R}} = ]1, +\infty[}

b/ (E):ln(2x+1x3)<1\quad(E): \ln(\frac{2x+1}{x-3}) < 1

D=?D = ?

xD    x3x \in D \iff x \neq 3 et 2x+1x3>0\frac{2x+1}{x-3} > 0

Tableau de signes:

x123+2x+10++x30+2x+1x3+0+\begin{array}{|c|ccccccccc|} \hline x &-\infty & & & -\frac12 & & 3 & & & +\infty \\\hline 2x+1 & &-& & 0 & + & | & &+& \\\hline x-3 & &-& & | & - & 0 & &+& \\\hline \dfrac{2x+1}{x-3} & &+& & 0 & - & || & &+& \\\hline \end{array}

    D=],12[]3,+[\implies \boxed{D = \left]-\infty, -\frac{1}{2}\right[ \cup ]3, +\infty[}

Et donc (xD)(\forall x \in D) ;

(E)    ln(2x+1x3)<ln(e)    2x+1x3<e    2x+1x3e<0    2x+1e(x3)x3<0    (2e)x+1+3ex3<0\begin{aligned} (E) &\iff \ln(\frac{2x+1}{x-3}) < \ln(e) \\&\iff\frac{2x+1}{x-3} < e \\&\iff\frac{2x+1}{x-3} - e < 0 \\&\iff\frac{2x+1 - e(x-3)}{x-3} < 0 \\&\iff\frac{(2-e)x + 1 + 3e}{x-3} < 0 \end{aligned}

et on a:

(2e)x+1+3e=0    x=13e2e(2-e)x + 1 + 3e = 0 \iff x = \frac{-1-3e}{2-e}

et comme 13e2e<3<e\frac{-1-3e}{2-e} < 3 < e

Tableau de signes:

x13e2e3+(2e)x+1+3e+0x30+(2e)x+1+3ex30+\begin{array}{|c|ccccccccc|} \hline x &-\infty & & & \dfrac{-1-3e}{2-e} & & 3 & & & +\infty \\\hline (2-e)x + 1 + 3e & &+& & 0 & - & | & &-& \\\hline x-3 & &-& & | & - & 0 & &+& \\\hline \dfrac{(2-e)x + 1 + 3e}{x-3} & &-& & 0 & + & || & &-& \\\hline \end{array}
    SR=],13e2e]]3,+[\implies \boxed{S_{\mathbb{R}} = ]-\infty, \dfrac{-1-3e}{2-e}] \cup ]3, +\infty[}

c/ (E):lnx1lnx+10\quad(E): \dfrac{\ln x - 1}{\ln x + 1} \geq 0

D=?D = ?

xDx>0etlnx1x \in D \Rightarrow x > 0\quad\text{et}\quad \ln x \neq -1

et on a :

lnx=1    x=e1=1e\ln x = -1 \iff x = e^{-1} = \frac{1}{e}

d’où

D=]0,1e[]1e,+[D = \left]0, \frac{1}{e}\right[ \cup \left]\frac{1}{e}, +\infty\right[

Et donc; en posant: (xD);X=lnx(\forall x \in D); X = \ln x

L’inéquation devient: X1X+10\dfrac{X - 1}{X + 1} \geq 0

Tableau de signes:

X11+X10++X+10+X1X+1+0+\begin{array}{|c|ccccccccc|} \hline X &-\infty & & & -1 & & 1 & & & +\infty \\\hline X-1 & &-& & 0 & + & | & &+& \\\hline X+1 & &-& & | & - & 0 & &+& \\\hline \dfrac{X-1}{X+1} & &+& & || & - & 0 & &+& \\\hline \end{array}

Et donc

X1X+10    X<1 ou X1    lnx<1 ou lnx1    0<x<e1 ou xe1    0<x<1e ou xe\begin{align*} \dfrac{X - 1}{X + 1} \geq 0 &\iff X < -1\text{ ou } X \geq 1 \\&\iff \ln x < -1 \text{ ou } \ln x \geq 1 \\&\iff 0 < x < e^{-1} \text{ ou } x \geq e^1 \\&\iff 0 < x < \frac{1}{e} \text{ ou } x \geq e \end{align*}

d’où

SR=]0,1e[[e,+[\boxed{S_{\mathbb{R}} = \left]0, \frac{1}{e}\right[ \cup \left[e, +\infty\right[}

d/ (E):(lnx)2lnx20\quad(E): (\ln x)^2 - \ln x - 2 \leq 0

D=]0,+[       car ln(x)D = ]0, +\infty[ ~~~~~~\text{ car } \ln(x)

xD\forall x \in D; on pose: X=lnxX = \ln x

Et donc (E)    X2X20(E) \iff X^2 - X - 2 \leq 0

On résout l’équation: X2X2=0X^2 - X - 2 = 0

Δ=(1)24(1)(2)=1+8=9>0\Delta = (-1)^2 - 4(1)(-2) = 1 + 8 = 9 > 0

Δ=3\sqrt{\Delta} = 3

X1=b+Δ2a=1+32=2X_1 = \frac{-b + \sqrt{\Delta}}{2a} = \frac{1 + 3}{2} = 2
X2=bΔ2a=132=1X_2 = \frac{-b - \sqrt{\Delta}}{2a} = \frac{1 - 3}{2} = -1

Tableau de signes:

xx -\infty 1-1 22 ++\infty
x2X2x^2 - X-2 + 0 0 +

Et donc

X2X20    1X2    1lnx2    e1xe2\begin{align*} X^2 - X - 2 \leq 0 &\iff -1 \leq X \leq 2 \\ &\iff -1 \leq \ln x \leq 2 \\&\iff e^{-1} \leq x \leq e^2 \end{align*}

et donc

SR=[1e,e2]\boxed{S_{\mathbb{R}} = \left[\dfrac{1}{e}, e^2\right]}