Problème — Étude complète d'une fonction trigonométrique
Exercice de TD · niveau 3 (difficile) · mathématiques (terminale), chapitre 10 — Fonctions Trigonométriques
Énoncé
Problème — Étude complète d'une fonction trigonométrique. Soit définie sur par :
- Justifier que l'étude peut se limiter à un travail sur les variations (pas de périodicité).
- Résoudre sur et dresser le tableau de variations de sur cet intervalle.
- Montrer que l'équation admet exactement trois solutions sur , dont .
Corrigé
- La fonction n'est pas périodique : le terme brise la périodicité de (en revanche est impaire, comme somme de fonctions impaires, ce qui permet de limiter l'étude à puis de symétriser).
- La fonction est dérivable et :
De plus . La fonction est donc décroissante sur , croissante sur , décroissante sur . Valeurs clés :
- On a : est solution. Sur chacun des trois intervalles de monotonie, est continue et strictement monotone avec un changement de signe aux bornes :
- sur : de à — une unique solution (et ) ;
- sur : de à — une unique solution, qui est ;
- sur : de à — une unique solution .
Par le corollaire du TVI appliqué trois fois, l'équation admet exactement trois solutions sur : , et (par imparité, ).
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