Équations cos x = a et étude de fonctions trigonométriques

À propos de cette leçon

Terminale, spécialité › Fonctions sinus et cosinus

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Équations cos x = a et étude de fonctions trigonométriques

Fonctions sinus et cosinus. sinus, cosinus, parité, périodicité, équation trigonométrique

Échauffement

Trois questions rapides sur des leçons déjà vues.

Découvrir

Sur [−π;π][-\pi ; \pi], combien de solutions l'équation cos⁡x=12\cos x = \dfrac{1}{2} a-t-elle ?

  1. Deux
  2. Une

L'idée clé

Pour résoudre, on lit le cercle trigonométrique.

Sur [−π;π][-\pi ; \pi], si cos⁡α=a\cos \alpha = a avec α∈[0;π]\alpha \in [0 ; \pi], alors cos⁡x=a\cos x = a a pour solutions x=αx = \alpha et x=−αx = -\alpha.

Et cos⁡x≥a  ⟺  −α≤x≤α\cos x \geq a \iff -\alpha \leq x \leq \alpha.

Exemple corrigé

Résous cos⁡x≤22\cos x \leq \dfrac{\sqrt{2}}{2} sur [−π;π][-\pi ; \pi].

α=π4\alpha = \dfrac{\pi}{4}
cos(π/4) = √2/2.
cos⁡x≥22\cos x \geq \dfrac{\sqrt{2}}{2} sur [−π4;π4]\left[-\dfrac{\pi}{4} ; \dfrac{\pi}{4}\right]
Le cosinus est au-dessus de √2/2 entre −π/4 et π/4.
[−π;−π4]∪[π4;π]\left[-\pi ; -\dfrac{\pi}{4}\right] \cup \left[\dfrac{\pi}{4} ; \pi\right]
On veut le contraire, bornes comprises.

À toi, guidé

À toi : f(x)=x+cos⁡xf(x) = x + \cos x. Que vaut f′(0)f'(0) ?

f′(0)=1−sin⁡0f'(0) = 1 - \sin 0
f'(x) = 1 − sin x.
11
sin 0 = 0.

Entraînement ★

  1. Combien de solutions l'équation cos⁡x=cos⁡π2\cos x = \cos\dfrac{\pi}{ 2 } a-t-elle sur [−π;π][-\pi ; \pi] ?
    1. Deux
    2. Une
    3. Une infinité
  2. Combien de solutions l'équation cos⁡x=cos⁡π4\cos x = \cos\dfrac{\pi}{ 4 } a-t-elle sur [−π;π][-\pi ; \pi] ?
    1. Deux
    2. Une
    3. Une infinité
  3. Combien de solutions l'équation cos⁡x=cos⁡π3\cos x = \cos\dfrac{\pi}{ 3 } a-t-elle sur [−π;π][-\pi ; \pi] ?
    1. Deux
    2. Une
    3. Une infinité

Attention !

Entraînement ★★

  1. f(x)=5cos⁡(2x)f(x) = 5\cos(2x). Calcule f′(x)f'(x).
  2. f(x)=3cos⁡(3x)f(x) = 3\cos(3x). Calcule f′(x)f'(x).
  1. Problème final. On étudie f(x)=4x−sin⁡(4x)f(x) = 4x - \sin(4x) sur R\mathbb{R}.
  1. f(x)=2sin⁡(5x)f(x) = 2\sin(5x). Calcule f′(x)f'(x).
  1. Sur [0;π][0 ; \pi], comment varie cos⁡\cos ?
    1. Elle est décroissante
    2. Elle est croissante
    3. Elle croît puis décroît

Bilan

Trois questions pour vérifier que c'est acquis.

  1. f(x)=5cos⁡(2x)f(x) = 5\cos(2x). Calcule f′(x)f'(x).
  2. f(x)=3cos⁡(3x)f(x) = 3\cos(3x). Calcule f′(x)f'(x).
  3. f(x)=5cos⁡(6x)f(x) = 5\cos(6x). Calcule f′(x)f'(x).

Fiche résumé

Équations trigonométriques

  • Sur [−π;π][-\pi ; \pi] : cos⁡x=cos⁡α  ⟺  x=±α\cos x = \cos\alpha \iff x = \pm\alpha.
  • On dérive avec sin⁡′=cos⁡\sin' = \cos, cos⁡′=−sin⁡\cos' = -\sin et on étudie le signe.

Attention : il y a en général deux solutions.

Fin de la leçon

CC BY-SA 4.0