L’Ordre dans IR · Cours Tronc Commun

Ce cours sur l’ordre dans IR pour le Tronc Commun traite de la comparaison, des opérations, de la valeur absolue, des intervalles et de l’encadrement, avec exercices corrigés. Retrouvez les autres leçons dans la catégorie Tronc Commun.

Cours sur l’ordre dans IR Tronc Commun

DéfinitionÀ connaître par cœur.
PropriétéÀ retenir et à citer.
ExempleRésolu étape par étape.
AstucePour mieux comprendre.
AttentionErreur fréquente.

1L’ordre dans \(\mathbb{R}\)

Définition Soient \(a\) et \(b\) deux réels.
  • \(a \le b \iff b – a \ge 0\) (le signe de la différence permet de comparer).
  • \(a < b \iff b – a > 0\).

Ainsi, comparer \(a\) et \(b\) revient à étudier le signe de \(a – b\).

Exemple · Comparaison de fractions Comparer \(\frac{101}{102}\) et \(\frac{100}{101}\).
\[ \frac{101}{102} – \frac{100}{101} = \frac{101^2 – 100 \times 102}{101 \times 102} = \frac{10201 – 10200}{101 \times 102} = \frac{1}{101 \times 102} > 0 \]

Donc \(\frac{101}{102} > \frac{100}{101}\).

Exemple · Comparaison avec racines Comparer \(a = 2 + \sqrt{3}\) et \(b = 2\sqrt{3}\).
\[ a – b = 2 + \sqrt{3} – 2\sqrt{3} = 2 – \sqrt{3} \]

Or \(\sqrt{3} \approx 1.732 < 2\), donc \(2 – \sqrt{3} > 0\).

Ainsi, \(a > b\).

2L’ordre et les opérations

Règles avec l’addition
  • Si \(a \le b\), alors \(a + c \le b + c\) (on peut ajouter un même nombre aux deux membres).
  • Si \(a \le b\) et \(c \le d\), alors \(a + c \le b + d\) (on peut additionner membre à membre des inégalités de même sens).
Règles avec la multiplication
  • Si \(a \le b\) et \(c \ge 0\), alors \(ac \le bc\) (l’ordre est conservé).
  • Si \(a \le b\) et \(c \le 0\), alors \(ac \ge bc\) (l’ordre est inversé).
Attention · Inverse Si \(a\) et \(b\) sont strictement positifs et \(a \le b\), alors \(\frac{1}{a} \ge \frac{1}{b}\).
On ne peut pas soustraire membre à membre deux inégalités de même sens : \(a \le b\) et \(c \le d\) n’impliquent pas \(a – c \le b – d\).

3La Valeur Absolue

Définition La valeur absolue d’un réel \(x\), notée \(|x|\), est la distance entre le point d’abscisse \(x\) et l’origine \(O\) sur une droite graduée.
\[ |x| = \begin{cases} x & \text{si } x \ge 0 \\ -x & \text{si } x \le 0 \end{cases} \]
Propriétés
  • \(|x| \ge 0\)
  • \(|-x| = |x|\)
  • \(|xy| = |x| \times |y|\)
  • \(|x + y| \le |x| + |y|\) (Inégalité triangulaire)
  • \(\sqrt{x^2} = |x|\)
Distance entre deux réels La distance entre deux nombres réels \(a\) et \(b\) est :
\[ d(a; b) = |a – b| = |b – a| \]
Exemple · Équations avec valeur absolue Résoudre \(|x – 1| = 5\).
  1. On utilise la propriété : \(|X| = a \iff X = a \text{ ou } X = -a\) (avec \(a > 0\)).
  2. Donc \(x – 1 = 5\) ou \(x – 1 = -5\).
  3. Cela donne \(x = 6\) ou \(x = -4\).
  4. L’ensemble des solutions est \(S = \{-4 ; 6\}\).

4Intervalles dans \(\mathbb{R}\)

Définition et Notations Soient \(a\) et \(b\) deux réels tels que \(a < b\). Les différents types d’intervalles sont :
IntervalleInégalitéReprésentation
\([a ; b]\)\(a \le x \le b\)Fermé des deux côtés
\(]a ; b[\)\(a < x < b\)Ouvert des deux côtés
\([a ; b[\)\(a \le x < b\)Fermé en \(a\), ouvert en \(b\)
\(]a ; b]\)\(a < x \le b\)Ouvert en \(a\), fermé en \(b\)
\([a ; +\infty[\)\(x \ge a\)Fermé en \(a\), infini
\(]-\infty ; b]\)\(x \le b\)Infini, fermé en \(b\)
Réunion et Intersection
  • L’intersection \(I \cap J\) est l’ensemble des réels qui appartiennent à \(I\) et à \(J\).
  • La réunion \(I \cup J\) est l’ensemble des réels qui appartiennent à \(I\) ou à \(J\).
Exemple Soient \(I = [2 ; 5]\) et \(J = [4 ; 6]\).
  • \(I \cap J = [4 ; 5]\)
  • \(I \cup J = [2 ; 6]\)

5Encadrement et Valeur approchée

Définition Réaliser un encadrement du réel \(x\), c’est trouver deux nombres \(a\) et \(b\) tels que \(a < x < b\). L’amplitude de l’encadrement est \(b – a\). Plus l’amplitude est petite, plus l’encadrement est précis.
Opérations sur les encadrements
  • Addition : Si \(a < x < b\) et \(c < y < d\), alors \(a + c < x + y < b + d\).
  • Multiplication : Si \(0 < a < x < b\) et \(0 < c < y < d\), alors \(ac < xy < bd\).
Attention · Soustraction Pour encadrer une soustraction \(x – y\), on commence par encadrer \(-y\) (en multipliant par \(-1\), ce qui inverse l’ordre), puis on additionne.
Exemple · Encadrement Soit \(x \in [1 ; 3]\). Donner un encadrement de \(2x – 1\).
  1. \(1 \le x \le 3\)
  2. \(2 \le 2x \le 6\) (on multiplie par 2)
  3. \(2 – 1 \le 2x – 1 \le 6 – 1\) (on soustrait 1)
  4. \(1 \le 2x – 1 \le 5\)

6Exercices corrigés

Cherche d’abord seul(e), puis ouvre la solution pour vérifier.

★ Exercice 1 · Comparaison

Comparer \(a = \sqrt{6}\) et \(b = \sqrt{3} + \sqrt{2} – 1\).

Voir la solution

On calcule la différence :

\(a – b = \sqrt{6} – (\sqrt{3} + \sqrt{2} – 1)\)

\(a – b = \sqrt{3}\sqrt{2} – \sqrt{3} – \sqrt{2} + 1 = \sqrt{3}(\sqrt{2} – 1) – (\sqrt{2} – 1)\)

\(a – b = (\sqrt{2} – 1)(\sqrt{3} – 1)\)

Or \(\sqrt{2} > 1\) et \(\sqrt{3} > 1\), donc \((\sqrt{2} – 1) > 0\) et \((\sqrt{3} – 1) > 0\).

Ainsi \(a – b > 0\), donc \(a > b\).

★★ Exercice 2 · Valeur absolue

Résoudre l’inéquation \(|2x + 1| < 6\).

Voir la solution

L’inéquation \(|X| < a\) équivaut à \(-a < X < a\).

Donc \(-6 < 2x + 1 < 6\).

On soustrait 1 : \(-7 < 2x < 5\).

On divise par 2 : \(-\frac{7}{2} < x < \frac{5}{2}\).

L’ensemble des solutions est \(S = \left]-\frac{7}{2} ; \frac{5}{2}\right[\).

★★ Exercice 3 · Intervalles

Soient \(I = [-1 ; +\infty[\) et \(J = ]-3 ; 7]\). Déterminer \(I \cap J\) et \(I \cup J\).

Voir la solution

\(I \cap J\) (intersection) : les nombres qui sont à la fois \(\ge -1\) et dans \(]-3 ; 7]\).

\(I \cap J = [-1 ; 7]\).

\(I \cup J\) (réunion) : tous les nombres qui sont dans l’un ou l’autre.

\(I \cup J = ]-3 ; +\infty[\).

★★★ Exercice 4 · Encadrement

Soient \(x \in [-3 ; 1]\) et \(y \in [-6 ; -2]\). Trouver un encadrement de \(x + y\) et de \(x – y\).

Voir la solution

Pour \(x + y\) :

On additionne membre à membre : \(-3 + (-6) \le x + y \le 1 + (-2)\).

Donc \(-9 \le x + y \le -1\).

Pour \(x – y\) :

On commence par encadrer \(-y\). Comme \(-6 \le y \le -2\), en multipliant par \(-1\) (l’ordre s’inverse) : \(2 \le -y \le 6\).

Puis on additionne : \(-3 + 2 \le x + (-y) \le 1 + 6\).

Donc \(-1 \le x – y \le 7\).

★Fiche résumé à retenir

  • Comparaison : \(a \le b \iff b – a \ge 0\).
  • Multiplication : Inverser l’ordre si on multiplie par un nombre négatif.
  • Valeur absolue : Distance entre \(x\) et \(0\). \(|a – b|\) est la distance entre \(a\) et \(b\).
  • Intervalles : Attention aux crochets ouverts (exclus) et fermés (inclus).
  • Encadrement : L’amplitude est la différence entre la borne supérieure et la borne inférieure.
C’est en forgeant que l’on devient forgeron !
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