Résoudre graphiquement et lire signe et variations

Énoncé

La courbe ci-dessous représente une fonction g définie sur l'intervalle [-3 ;3]. a) Lire g(1) et g(3). b) Résoudre graphiquement l'équation g(x) = 3. c) Résoudre graphiquement l'équation g(x) = 0, puis dresser le tableau de signes de g sur [-3 ;3]. d) Résoudre graphiquement l'inéquation g(x) > 3. e) Dresser le tableau de variations de g sur [-3 ;3].

Indice : Une image se lit sur l'axe des ordonnées ; les solutions d'une équation g(x) = k sont les abscisses des points où la courbe coupe la droite horizontale y = k.

Correction

  1. Étape 1 : Toutes les réponses se lisent sur la courbe ; il s'agit de savoir sur quel axe lire. Lire une courbe : - Image g(a) : partir de a sur l'axe des abscisses, rejoindre la courbe, lire l'ordonnée. - Résoudre g(x) = k : tracer la droite y = k, lire les abscisses des points d'intersection. - Résoudre g(x) > k : abscisses des points de la courbe situés au-dessus de la droite y = k. - Signe : au-dessus ou au-dessous de l'axe des abscisses. Variations : la courbe monte ou descend, lue de gauche à droite.
  2. Étape 2 : a) En x = 1, la courbe passe à la hauteur 3 : g(1) = 3. En x = 3, elle est à la hauteur -5 : g(3) = -5. b) On trace la droite d'équation y = 3 (en pointillés ci-dessous). Elle coupe la courbe en deux points, d'abscisses -1 et 1 : g(x) = 3 ⟺ x = -1 ou x = 1 👉 Le point d'abscisse 1 était déjà lu en a), mais la droite coupe la courbe une seconde fois, en x = -1 : on suit la droite sur toute sa longueur avant de conclure.

    g(x) = 3 ⟺ x ∈ {-1 ;1}

  3. Étape 3 : c) La courbe coupe l'axe des abscisses en x = -2 et x = 2, donc g(x) = 0 ⟺ x = -2 ou x = 2. Elle est au-dessous de l'axe sur [-3 ;-2[ et sur ]2 ;3], au-dessus sur ]-2 ;2[ : | x | -3 | | -2 | | 2 | | 3 | |:---:|:---:|:---:|:---:|:---:|:---:|:---:|:---:| | g(x) | | - | 0 | + | 0 | - | |
  4. Étape 4 : d) La courbe est strictement au-dessus de la droite y = 3 entre les points d'abscisses -1 et 1, ces points exclus car l'inégalité est stricte : g(x) > 3 ⟺ x ∈ ]-1 ;1[ e) Lue de gauche à droite, la courbe monte de x = -3 à x = 0, où elle atteint son point le plus haut, à la hauteur 4 ; puis elle descend jusqu'à x = 3. Le maximum de g est donc g(0) = 4.

    g(x) > 3 ⟺ x ∈ ]-1 ;1[

  5. Étape 5 : L'erreur classique : Répondre « 3 » à la question b). 3 est la valeur donnée ; les solutions sont les valeurs de x qui la produisent, lues sur l'axe horizontal : -1 et 1. Et ne pas s'arrêter à x = 1, déjà lu en a) : on obtiendrait une seule solution au lieu de deux. À retenir : Image : on lit une ordonnée. Solutions d'une équation ou d'une inéquation : on lit des abscisses. 👉 Et le signe (au-dessus ou au-dessous de l'axe) ne se confond pas avec les variations (monte ou descend).