Prépa, 1re année › Limites et continuité › Prouver qu'une équation $f(x) = y$ a une solution
Prouver qu'une équation $f(x) = y$ a une solution : méthode (MPSI)
Méthode
Prouver qu'une équation $f(x) = y$ a une solution
- Ramener l'équation à la forme $g(x) = 0$ avec $g$ continue sur un intervalle (souvent $g = f - y$ ou $g(x) = f(x) - x$).
- Trouver deux points $\alpha, \beta$ de l'intervalle où $g$ prend des valeurs de signes opposés. Si l'intervalle est ouvert ou infini, utiliser les limites de $g$ aux bornes pour obtenir de tels points.
- Appliquer le théorème des valeurs intermédiaires en citant la continuité.
- Pour l'unicité, prouver que $g$ est strictement monotone (ou injective).
On peut aussi raisonner directement avec l'image : si $g$ est continue sur $I$ et que $0$ est strictement compris entre deux valeurs (ou limites) de $g$, alors $0 \in g(I)$ car $g(I)$ est un intervalle.
S’entraîner
- Absence de limite et prolongement : $\sin(\ln x)$
- L'équation $\cos x = x$
- Équation fonctionnelle $f(2x) = f(x)$
- Suite de racines de $x^n + x - 1 = 0$ (type CCINP)
- Équation fonctionnelle de Cauchy (type Mines-Ponts)
Dans le cours
Limites et continuité : Prouver qu'une équation $f(x) = y$ a une solution