Équations & Inéquations · Cours Tronc Commun

Ce cours d’équations et inéquations pour le Tronc Commun explique la résolution, les systèmes et les méthodes essentielles, avec exercices corrigés. Retrouvez les autres leçons dans la catégorie Tronc Commun.

Cours d’équations et inéquations Tronc Commun

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

1Équations du 1er degré (1 inconnue)

Définition Une équation du premier degré à une inconnue est de la forme \(ax + b = 0\) (avec \(a \neq 0\)). La solution est unique : \(x = -\frac{b}{a}\).
Attention · Valeurs interdites Lorsque l’équation contient des fractions (dénominateur avec \(x\)), il faut d’abord déterminer le domaine de définition en excluant les valeurs qui annulent le dénominateur.
Exemple · Équation avec fraction Résoudre \(\frac{x^2 – 9}{x + 3} = 0\).
  1. Valeur interdite : \(x + 3 = 0 \implies x = -3\). Donc \(D = \mathbb{R} \setminus \{-3\}\).
  2. Pour \(x \neq -3\), l’équation équivaut à \(x^2 – 9 = 0\).
  3. Soit \((x-3)(x+3) = 0 \implies x = 3\) ou \(x = -3\).
  4. Comme \(x = -3\) est interdit, la seule solution est \(S = \{3\}\).
Exemple · Valeur absolue Résoudre \(|7x – 10| = |6 + 3x|\).
  1. On utilise \(|A| = |B| \iff A = B\) ou \(A = -B\).
  2. Cas 1 : \(7x – 10 = 6 + 3x \implies 4x = 16 \implies x = 4\).
  3. Cas 2 : \(7x – 10 = -(6 + 3x) \implies 10x = 4 \implies x = \frac{2}{5}\).
  4. L’ensemble des solutions est \(S = \{4 ; \frac{2}{5}\}\).

2Le signe du binôme \(ax+b\)

Règle du signe Le binôme \(ax+b\) s’annule pour \(x = -\frac{b}{a}\). Il est du signe de \(a\) après cette valeur, et du signe contraire avant.
Exemple · Tableau de signes Étudier le signe de \(-2x + 12\).
  1. On cherche la racine : \(-2x + 12 = 0 \implies x = 6\).
  2. Le coefficient \(a = -2\) est négatif, donc le signe est \(+\) avant 6 et \(-\) après 6.
\(x\)\(-\infty\)\(6\)\(+\infty\)
\(-2x+12\) \(+\) \(0\) \(-\)

3Inéquations du 1er degré (1 inconnue)

Méthode de résolution
  1. Rassembler tous les termes d’un côté pour avoir \(0\) de l’autre.
  2. Factoriser (ou réduire au même dénominateur) l’expression.
  3. Dresser un tableau de signes avec les valeurs qui annulent chaque facteur.
  4. Conclure en choisissant les intervalles qui respectent l’inégalité (>, <, ≥, ≤).
Exemple · Inéquation produit Résoudre \((3 – 6x)(x + 2) > 0\).
  1. On cherche les racines : \(3 – 6x = 0 \implies x = \frac{1}{2}\) et \(x + 2 = 0 \implies x = -2\).
  2. Tableau de signes :
\(x\)\(-\infty\)\(-2\)\(\frac{1}{2}\)\(+\infty\)
\(3 – 6x\) \(+\) \(+\) \(+\) \(0\) \(-\)
\(x + 2\) \(-\) \(0\) \(+\) \(+\) \(+\)
Produit \(-\) \(0\) \(+\) \(0\) \(-\)

On veut \(> 0\) (strictement positif), donc on prend la zone où le produit est \(+\).

La solution est \(S = \left]-2 ; \frac{1}{2}\right[\).

Exemple · Inéquation quotient Résoudre \(\frac{5x – 2}{1 + 3x} \ge 0\).
  1. Valeur interdite : \(1 + 3x = 0 \implies x = -\frac{1}{3}\).
  2. Racine du numérateur : \(5x – 2 = 0 \implies x = \frac{2}{5}\).
  3. Tableau de signes (attention à la double barre pour la valeur interdite).
  4. On obtient \(S = \left]-\infty ; -\frac{1}{3}\right[ \cup \left[\frac{2}{5} ; +\infty\right[\).

4Systèmes d’équations et d’inéquations

Équation à deux inconnues Une équation de la forme \(ax + by + c = 0\) représente une droite dans le plan. Elle admet une infinité de solutions (couples \((x ; y)\)).
Les solutions peuvent s’écrire sous la forme \(S = \{(x ; y) \mid y = mx + p\}\).
Inéquations à deux inconnues (Demi-plans) L’inéquation \(ax + by + c < 0\) (ou \(>0\)) représente un demi-plan délimité par la droite \(ax + by + c = 0\).
  • On trace la droite frontière.
  • On choisit un point test (souvent \(O(0;0)\)) pour savoir quel demi-plan est solution.
Exemple · Système d’inéquations Résoudre graphiquement le système :
\[ \begin{cases} x + y – 1 \ge 0 \\ -x + 2y + 2 \le 0 \end{cases} \]
  1. On trace \((D_1) : x + y – 1 = 0\). Le point \(O(0;0)\) donne \(-1 \ge 0\) (faux), donc le demi-plan solution ne contient pas \(O\).
  2. On trace \((D_2) : -x + 2y + 2 = 0\). Le point \(O(0;0)\) donne \(2 \le 0\) (faux), donc le demi-plan solution ne contient pas \(O\).
  3. La solution est l’intersection des deux demi-plans (la zone hachurée).

5Exercices corrigés

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

★ Exercice 1 · Équations fractions

Résoudre dans \(\mathbb{R}\) l’équation : \(\frac{3x + 5}{x – 1} = 0\).

Voir la solution

Valeur interdite : \(x – 1 = 0 \implies x = 1\).

Pour \(x \neq 1\), l’équation équivaut à \(3x + 5 = 0\).

On trouve \(x = -\frac{5}{3}\).

Comme \(-\frac{5}{3} \neq 1\), la solution est \(S = \left\{-\frac{5}{3}\right\}\).

★★ Exercice 2 · Inéquation

Résoudre dans \(\mathbb{R}\) l’inéquation : \(4x^2 – 9 \ge 0\).

Voir la solution

On factorise : \((2x)^2 – 3^2 = (2x – 3)(2x + 3) \ge 0\).

Racines : \(x = \frac{3}{2}\) et \(x = -\frac{3}{2}\).

Le coefficient de \(x^2\) est positif, donc le trinôme est positif à l’extérieur des racines.

La solution est \(S = \left]-\infty ; -\frac{3}{2}\right] \cup \left[\frac{3}{2} ; +\infty\right[\).

★★★ Exercice 3 · Système d’inéquations

Résoudre dans \(\mathbb{R}^2\) le système :

\[ \begin{cases} 2x + y – 3 \ge 0 \\ -x + y + 5 \le 0 \\ x \le 4 \end{cases} \]

Voir la solution

On trace les trois droites frontières :

\((D_1) : y = -2x + 3\)

\((D_2) : y = x – 5\)

\((D_3) : x = 4\) (droite verticale)

On détermine le demi-plan solution pour chaque inéquation en testant le point \(O(0;0)\) :

– \(2(0) + 0 – 3 \ge 0\) est faux, donc on prend le demi-plan ne contenant pas \(O\).

– \(-0 + 0 + 5 \le 0\) est faux, donc on prend le demi-plan ne contenant pas \(O\).

– \(0 \le 4\) est vrai, donc on prend le demi-plan contenant \(O\).

La solution est la région du plan qui vérifie les trois conditions simultanément (souvent représentée par une zone triangulaire ou polygonale hachurée).

★Fiche résumé à retenir

  • Équation \(ax+b=0\) : Solution unique \(x = -\frac{b}{a}\).
  • Signe de \(ax+b\) : Signe de \(a\) après la racine \(-\frac{b}{a}\), signe opposé avant.
  • Inéquation produit/quotient : Utiliser un tableau de signes pour chaque facteur.
  • Valeurs interdites : Toujours exclure les valeurs qui annulent le dénominateur.
  • Systèmes à 2 inconnues : Représentation graphique par des demi-plans (intersection).
C’est en forgeant que l’on devient forgeron !
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