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.
Exercices semblables
- Croissante ou décroissante ? corrigé
- Une limite lue sur un tableau de valeurs corrigé
- Une racine entre deux entiers corrigé
- Un tour de dichotomie corrigé
- Une fonction et sa réciproque en un point corrigé