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Sciences · Mathématiques

La résolution graphique

Résoudre graphiquement f(x) = k, c’est lire les abscisses des points où la courbe de f coupe la droite y = k. Pour f(x) > k, on lit où la courbe est au-dessus de la droite.

Mis à jour le 4 min de lecture

La résolution graphique est une compétence centrale de seconde, préparée en 3e. Elle permet de résoudre des équations et des inéquations impossibles ou difficiles à traiter par le calcul, à condition d’accepter des solutions approchées. Elle prolonge la lecture des images et antécédents.

Les quatre situations

ProblèmeCe qu’on traceCe qu’on lit
f(x) = kdroite horizontale y = kabscisses des points d’intersection
f(x) > kdroite y = kabscisses des points de la courbe strictement au-dessus
f(x) = g(x)les deux courbesabscisses des points d’intersection
f(x) ≤ g(x)les deux courbesabscisses où la courbe de f est en dessous ou sur celle de g

Méthode pas à pas : équation f(x) = k

  1. Repérer k sur l’axe des ordonnées.
  2. Tracer la droite horizontale y = k.
  3. Marquer tous les points d’intersection avec la courbe.
  4. Lire leurs abscisses (en descendant verticalement vers l’axe horizontal).
  5. Écrire l’ensemble des solutions, en précisant qu’il s’agit de valeurs lues (souvent approchées).

Méthode pas à pas : inéquation f(x) < k

  1. Tracer la droite y = k.
  2. Repérer les portions de courbe strictement en dessous de la droite.
  3. Lire les intervalles d’abscisses correspondants.
  4. Gérer les bornes : crochets fermés pour ≤ (points d’intersection inclus), ouverts pour <. Les bornes de l’ensemble de définition sont incluses ou non selon l’énoncé.

Exemple chiffré

f est définie sur [−2 ; 4] par la courbe passant par A(−2 ; 6), B(−1 ; 1), C(1 ; −3) (minimum), D(3 ; 1) et E(4 ; 6). C’est par exemple la parabole de f(x) = x² − 2x − 2.

  • f(x) = 1 : la droite y = 1 coupe la courbe en x = −1 et x = 3. S = {−1 ; 3}.
  • f(x) < 1 : la courbe est sous la droite entre ces deux points. S = ]−1 ; 3[.
  • f(x) ≥ 1 : S = [−2 ; −1] ∪ [3 ; 4].
  • f(x) = −4 : la droite y = −4 passe sous le minimum −3 : aucune solution.

Comparer deux fonctions : f(x) = g(x) et f(x) > g(x)

Avec la courbe de f et la droite de g(x) = x − 1 sur le même graphique, on cherche les points communs. Ici, x² − 2x − 2 = x − 1 donne x² − 3x − 1 = 0, dont les solutions sont environ −0,30 et 3,30. Graphiquement, on lirait environ −0,3 et 3,3. Pour f(x) > g(x), on prend les abscisses où la parabole est au-dessus de la droite : [−2 ; −0,3[ ∪ ]3,3 ; 4] environ.

C’est aussi la méthode pour étudier la position relative de deux courbes, qui se confirme par le calcul en étudiant le signe de f(x) − g(x) (voir tableau de signes).

Limites de la méthode

  • La lecture est approchée : la précision dépend du quadrillage. Une solution lue « 1,4 » peut valoir √2.
  • On ne voit que la partie tracée de la courbe : il peut exister d’autres solutions hors de la fenêtre.
  • Pour une réponse exacte, on confirme par le calcul (équation, discriminant) ou on utilise un algorithme de dichotomie.

Erreurs fréquentes

  • Donner les ordonnées au lieu des abscisses.
  • Oublier un point d’intersection.
  • Se tromper de crochets aux bornes (strict ou large).
  • Lire au-dessus quand on demande en dessous.
  • Présenter une valeur lue comme exacte sans le préciser.

Exercice corrigé

Une fonction h est définie sur [0 ; 6] ; sa courbe monte de (0 ; 2) à (2 ; 6), puis descend jusqu’à (6 ; −2), en passant par (4 ; 2) et (5 ; 0).

  1. h(x) = 2 : S = {0 ; 4}.
  2. h(x) > 2 : S = ]0 ; 4[.
  3. h(x) = 0 : S = {5}.
  4. h(x) ≤ 0 : S = [5 ; 6].
  5. h(x) = 7 : aucune solution, le maximum étant 6.

Questions fréquentes

Comment résoudre graphiquement une équation ?

On trace la droite horizontale y = k (ou la seconde courbe) et on lit les abscisses des points d’intersection avec la courbe.

Comment résoudre graphiquement une inéquation ?

On repère les parties de la courbe situées au-dessus (pour >) ou au-dessous (pour <) de la droite y = k, et on écrit les intervalles d’abscisses correspondants.

Les solutions graphiques sont-elles exactes ?

Pas toujours : elles sont lues sur un dessin. On écrit « environ » ou « par lecture graphique », et on confirme par le calcul si l’exercice le demande.

Que faire si la droite ne coupe pas la courbe ?

L’équation n’a pas de solution sur l’intervalle représenté. Pour une inéquation, l’ensemble des solutions est alors vide ou égal à tout l’intervalle, selon que la courbe est entièrement du mauvais ou du bon côté.

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