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mathématiques (ECT 1re année) · Chapitre 9 · Application directe du cours

Le théorème s'applique-t-il ?

Compléments sur les suites et la continuité · Lire une continuité sur un intervalle · niveau 1 (application)

Énoncé

Pour chacune des situations, dire si le théorème des valeurs intermédiaires permet d'affirmer que l'équation a une solution sur : (a) continue avec et ; (b) continue avec et ; (c) discontinue en , avec et .

Corrigé

Ce que dit le théorème. Si est continue sur et si est compris entre et , alors l'équation a au moins une solution dans . Deux hypothèses sont donc à vérifier : la continuité, et l'encadrement de la valeur visée.

Cas (a). est continue et est compris entre et . Le théorème s'applique : l'équation a au moins une solution sur . Il ne dit rien de plus — il n'affirme pas qu'elle soit unique, faute d'hypothèse de monotonie.

Cas (b). est continue, mais n'est pas compris entre et : le théorème ne s'applique pas. Attention à la conclusion : cela ne prouve pas qu'il n'y a pas de solution. Une fonction continue peut très bien descendre sous zéro entre et puis remonter — par exemple en valant en . On ne peut simplement rien affirmer.

Cas (c). La valeur est bien encadrée, mais l'hypothèse de continuité tombe. Le théorème ne s'applique pas, et cette fois un contre-exemple existe : une fonction valant sur et sur saute par-dessus zéro sans jamais l'atteindre.

Ce qu'il faut retenir. « Le théorème ne s'applique pas » n'est jamais synonyme de « il n'y a pas de solution » : c'est l'aveu qu'on ne sait pas, et qu'il faut un autre argument.

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