Quand la dichotomie ne s'applique pas
Exercice · niveau 3 (difficile) · mathématiques (ECT 1re année), chapitre 9 — Compléments sur les suites et la continuité · La dichotomie
Énoncé
Soit sur . On constate et . Peut-on en conclure que ne s'annule pas sur ? Expliquer, puis découper l'intervalle pour que la dichotomie s'applique et donner toutes les racines.
Corrigé
Non, et voici pourquoi. Le résultat sur lequel repose la dichotomie dit : si est continue et si et sont de signes contraires, alors s'annule entre et . C'est une implication, pas une équivalence : elle ne dit rien lorsque les deux valeurs ont le même signe.
Ici elle s'annule deux fois. , donc pour et pour , tous deux dans . Les deux changements de signe se compensent aux extrémités, et l'algorithme est aveugle.
Séparer d'abord les racines. s'annule en : est strictement décroissante sur et strictement croissante sur . On coupe donc en , où .
Sur . et : signes contraires, donc une racine ; y étant strictement décroissante, elle est unique. La dichotomie converge vers .
Sur . et : une racine, unique par stricte croissance. La dichotomie converge vers .
Conclusion. Les racines sont et , et il fallait deux dichotomies, une par intervalle de monotonie.
Le point à retenir. La dichotomie exige un changement de signe. Avant de la lancer, on établit le tableau de variations : c'est lui qui sépare les racines, et l'algorithme ne sait travailler que sur des racines déjà séparées.
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