Équations et inéquations avec |x|
Introduction
Découvrez comment résoudre des équations et inéquations contenant la valeur absolue
Définition de la valeur absolue
La valeur absolue
La valeur absolue d'un nombre réel \( x \), notée \( |x| \), est sa distance à zéro sur la droite numérique.
Propriétés de la valeur absolue
Propriétés importantes
2 \( |x| = 0 \) si et seulement si \( x = 0 \)
3 \( |-x| = |x| \)
4 \( |xy| = |x| \cdot |y| \)
5 \( \left|\frac{x}{y}\right| = \frac{|x|}{|y|} \) si \( y \neq 0 \)
2 \( |-3| = 3 \) car \( -3 < 0 \) donc \( |-3| = -(-3) = 3 \)
3 \( |0| = 0 \) par définition
Équations de la forme |x| = a
Résolution de |x| = a
Soit l'équation \( |x| = a \) où \( a \) est un nombre réel.
- Si \( a < 0 \) : l'équation n'a pas de solution
- Si \( a = 0 \) : l'équation a une seule solution \( x = 0 \)
- Si \( a > 0 \) : l'équation a deux solutions \( x = a \) et \( x = -a \)
2 \( |x| = 0 \) → \( x = 0 \)
3 \( |x| = -3 \) → pas de solution (car valeur absolue ≥ 0)
Équations plus complexes
Équations du type |ax + b| = c
- Vérifier que \( c \geq 0 \) (sinon pas de solution)
- Résoudre \( ax + b = c \) et \( ax + b = -c \)
- Les solutions de ces deux équations sont les solutions de l'équation initiale
On résout les deux équations :
- \( 2x - 3 = 5 \) → \( 2x = 8 \) → \( x = 4 \)
- \( 2x - 3 = -5 \) → \( 2x = -2 \) → \( x = -1 \)
Donc S = {-1, 4}
Inéquations de la forme |x| ≤ a
Résolution de |x| ≤ a
Soit l'inéquation \( |x| \leq a \) où \( a \) est un nombre réel.
- Si \( a < 0 \) : l'inéquation n'a pas de solution
- Si \( a = 0 \) : l'inéquation a une seule solution \( x = 0 \)
- Si \( a > 0 \) : l'inéquation est équivalente à \( -a \leq x \leq a \)
L'inéquation \( |x| \leq a \) signifie que la distance de \( x \) à 0 est inférieure ou égale à \( a \).
Sur la droite numérique, cela correspond à l'intervalle \([-a, a]\).
Inéquations de la forme |x| ≥ a
Résolution de |x| ≥ a
Soit l'inéquation \( |x| \geq a \) où \( a \) est un nombre réel.
- Si \( a < 0 \) : l'inéquation est vérifiée pour tout \( x \in \mathbb{R} \)
- Si \( a = 0 \) : l'inéquation est vérifiée pour tout \( x \in \mathbb{R} \)
- Si \( a > 0 \) : l'inéquation est équivalente à \( x \leq -a \) ou \( x \geq a \)
L'inéquation \( |x| \geq 3 \) signifie que la distance de \( x \) à 0 est supérieure ou égale à 3.
Donc \( x \leq -3 \) ou \( x \geq 3 \).
S = ]-∞, -3] ∪ [3, +∞[
Inéquations plus complexes
Inéquations du type |ax + b| ≤ c
- Vérifier que \( c \geq 0 \) (sinon pas de solution)
- Transformer l'inéquation en double inéquation : \( -c \leq ax + b \leq c \)
- Résoudre cette double inéquation
On transforme en double inéquation :
\( -5 \leq 2x - 1 \leq 5 \)
Ajoutons 1 à chaque membre :
\( -4 \leq 2x \leq 6 \)
Divisons par 2 :
\( -2 \leq x \leq 3 \)
Donc S = [-2, 3]
Interprétation géométrique
Distance sur la droite numérique
La valeur absolue \( |x - a| \) représente la distance entre les nombres \( x \) et \( a \) sur la droite numérique.
Donc \( |x - a| \leq r \) signifie que \( x \) est à une distance inférieure ou égale à \( r \) de \( a \).
\( |x - 2| \leq 3 \) signifie que la distance de \( x \) à 2 est inférieure ou égale à 3.
Cela équivaut à \( -3 \leq x - 2 \leq 3 \), soit \( -1 \leq x \leq 5 \).
Sur la droite numérique, c'est l'intervalle [−1, 5].
Exemples concrets
Applications pratiques
On résout les deux équations :
- \( 3x + 2 = 7 \) → \( 3x = 5 \) → \( x = \frac{5}{3} \)
- \( 3x + 2 = -7 \) → \( 3x = -9 \) → \( x = -3 \)
Donc S = {-3, 5/3}
\( |x - 1| > 4 \) équivaut à \( x - 1 > 4 \) ou \( x - 1 < -4 \)
Donc \( x > 5 \) ou \( x < -3 \)
Donc S = ]-∞, -3[ ∪ ]5, +∞[
Erreurs fréquentes
Pièges à éviter
- 1 Oublier que \( |x| \geq 0 \) pour tout \( x \)
- 2 Ne pas vérifier si \( a \geq 0 \) dans \( |x| = a \)
- 3 Confondre \( |x| \leq a \) et \( |x| \geq a \)
- 4 Oublier qu'une équation avec valeur absolue peut avoir 0, 1 ou 2 solutions
- Toujours vérifier que la condition de positivité est respectée
- Tester les solutions trouvées dans l'équation initiale
- Faire un schéma pour visualiser les intervalles
Méthode de résolution
Algorithme de résolution
- Vérifier que \( c \geq 0 \)
- Résoudre \( ax + b = c \)
- Résoudre \( ax + b = -c \)
- Donner l'ensemble des solutions
- Vérifier que \( c \geq 0 \)
- Transformer en double inéquation : \( -c \leq ax + b \leq c \)
- Résoudre la double inéquation
- Donner l'ensemble des solutions
Exercice d'application
Problème complet
Résoudre les équations et inéquations suivantes :
1. \( |2x - 5| = 3 \)
2. \( |x + 4| \leq 2 \)
3. \( |3x - 1| > 5 \)
Solutions des exercices
Corrections détaillées
On résout les deux équations :
- \( 2x - 5 = 3 \) → \( 2x = 8 \) → \( x = 4 \)
- \( 2x - 5 = -3 \) → \( 2x = 2 \) → \( x = 1 \)
Donc S = {1, 4}
On transforme en double inéquation :
\( -2 \leq x + 4 \leq 2 \)
On soustrait 4 :
\( -6 \leq x \leq -2 \)
Donc S = [-6, -2]
\( |3x - 1| > 5 \) équivaut à \( 3x - 1 > 5 \) ou \( 3x - 1 < -5 \)
C'est-à-dire \( 3x > 6 \) ou \( 3x < -4 \)
Donc \( x > 2 \) ou \( x < -\frac{4}{3} \)
Donc S = ]-∞, -4/3[ ∪ ]2, +∞[
Résumé
Points clés
- \( |x| = x \) si \( x \geq 0 \) et \( |x| = -x \) si \( x < 0 \)
- \( |x| \) représente la distance de \( x \) à 0 sur la droite numérique
- \( |x| = a \) : 0 solution si \( a < 0 \), 1 solution si \( a = 0 \), 2 solutions si \( a > 0 \)
- \( |ax + b| = c \) : résoudre \( ax + b = c \) et \( ax + b = -c \)
- \( |x| \leq a \) : équivaut à \( -a \leq x \leq a \) (si \( a \geq 0 \))
- \( |x| \geq a \) : équivaut à \( x \leq -a \) ou \( x \geq a \) (si \( a \geq 0 \))
Conclusion
Félicitations !
Continuez à pratiquer pour renforcer vos compétences