A la recherche d'une racine...

Le problème exposé dans ce sujet a été résolu.

Bonjour, dans un livre de problèmes de maths, je dois étudier sur $\mathbb R$ la fonction $f : x \rightarrow (1 + x)^n - 1 - nx$$n \in [[1, + \infty]]$.

Pour cela je dérive en tant que sommes de fonctions dérivables sur $\mathbb R$, par composition j’ai $((1 + x)^n)' = n(1 + x)^{n - 1}$ et par suite $f'(x) = n(1 + x)^{n - 1} - n = n ((1 + x)^{n - 1} - 1)$ qui est du signe de $(1 + x)^{n - 1} - 1$.

Dans le cas où $n$ est pair, $n - 1$ est impair et alors pour l’inégalité $(1 + x)^{n - 1} - 1 > 0$ est vérifiée pour $x > 0$.

Dans le cas où $n$ est impair, $n - 1$ est pair et alors cette fois-ci l’inégalité est vérifiée pour $x \not \in ]-2, -1] \cup [-1, 0[$.

On peut alors déterminer les variations de $f$, je vous laisse deviner c’est pas bien compliqué, sauf erreur de ma part ci-dessus.

Dans les deux cas, 0 est une racine de $f$. Mais dans le cas où n est impair, j’observe sur géogebra qu’il y a une autre racine, mais je ne vois pas comment la déterminée et pourquoi. :euh:

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Dans le cas où n-1 est impair, cela me semble OK.

Dans le cas où n-1 est pair, en fait on a $(1 + x)^n - 1 > 0 \iff (1 + x)^n > 1 \iff 1 + x > -1$ ou bien $1$. Sur géogebra il me semble que les variations que j’ai trouvé coïncident.

$f$ est strictement croissante sur $]- \infty, -2[$ et elle atteint son maximum en -2, strictement décroissante sur $]-2, 0[$ et elle s’annule et atteint son minimum en 0, puis strictement croissante sur $]0, +\infty[$.

Il me manque bien une racine… Compte-tenu des variations ci-dessus, elle se trouve sur $]-\infty, -2[$.

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C’est bien ça. En général avec le tableau de variations on calcule aussi les valeurs de la fonction aux points intéressants (l’infini et les zéros de la dérivée), ce qui dans le cas présent donne, pour tout impair $n>1$, $f(-\infty) = -\infty < 0$ et $f(-2) = 2n - 2 > 0$. Comme $f $ est continue sur l’intervalle $]-\infty, -2] $, d’après le théorème des valeurs intermédiaires on en déduit l’existence d’une racine de $f$ sur $]-\infty, -2] $, CQFD.

Évidemment le cas n=1 est particulier et à traiter individuellement. :)

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