Les inégalités décrivent des zones de nombres : on les écrit en intervalles et on les mesure par des distances.
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Traduire une inégalité par un intervalle, et inversement
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Déterminer l'intersection et l'union de deux intervalles
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Comparer deux fractions ou deux racines carrées
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Calculer la distance entre deux nombres avec la valeur absolue
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Traduire l'appartenance à un intervalle par une distance à son centre
À l'entrée d'un manège : « taille minimale \(1.20 \ \text{m}\) ». Sur la route : « vitesse limitée à \(80 \ \text{km/h}\) ».
Chaque panneau donne une zone, pas une valeur.
Le crochet se ferme sur une valeur permise, s'ouvre sur une valeur exclue ou sur l'infini.
Relations d'ordre
Les relations d'ordre se notent :
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Symbole
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Signification
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$$ x \leqslant a $$ |
\(x\) est inférieur à \(a\)
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$$ x \leqslant 0 $$ |
\(x\) est négatif
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$$ x < a $$ |
\(x\) est strictement inférieur à \(a\)
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$$ x < 0 $$ |
\(x\) est strictement négatif
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Symbole
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Signification
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|---|---|
$$ x \geqslant a $$ |
\(x\) est supérieur à \(a\)
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$$ x \geqslant 0 $$ |
\(x\) est positif
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$$ x > a $$ |
\(x\) est strictement supérieur à \(a\)
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$$ x > 0 $$ |
\(x\) est strictement positif
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Intervalles
Un intervalle
Un intervalle est l'ensemble des réels compris entre deux bornes.
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Les différents types d'intervalleType d'intervalleÉcriture mathématiqueIntervalleIntervalle fermé$$ x \in \bigl [a \ ; \ b \bigr] $$
Intervalle ouvert$$ x \in \bigl ]a \ ; \ b \bigr[ $$
Intervalle mixte$$ x \in \bigl [a \ ; \ b \bigr[ $$
Intervalle ouvert sur moins l'infini$$ x \in \bigl ] - \infty \ ; \ b \bigr] $$
Intervalle ouvert sur plus l'infini$$ x \in \bigl[ a \ ; \ + \infty \bigr[ $$
les différents types d'intervalle -
Lien avec les ensembles de nombres
Certains intervalles s'écrivent avec les ensembles de nombres.
Exemples :
$$ x \in \bigl]- \infty \ ; \ + \infty \bigr[ \Longleftrightarrow x \in \mathbb{R} $$$$ x \in \bigl[0 \ ; \ + \infty \bigr[ \Longleftrightarrow x \in \hspace{0.03em} \mathbb{R}^+ $$$$ x \in \bigl]0 \ ; \ + \infty \bigr[ \Longleftrightarrow x \in \hspace{0.03em} \mathbb{R}_+^* $$ -
Intersections/unions d'intervalles
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Intersection de deux intervalles : \(A \cap B\)
L'intersection \(A \cap B\) est ce qui est commun à \(A\) et \(B\).
exemple d'intersection entre deux intervalles \(A\) et \(B\) Astuce : Pour une fonction à plusieurs valeurs interdites, on prend l'intersection des ensembles de définition.
Exemple : la fonction \(f(x) = \frac{1}{x} + \frac{1}{x + 1}\)
(ensemble \(A\))
$$ x \neq 0 $$(ensemble \(B\))
$$ (x + 1 )\neq 0 $$$$ x\neq -1 $$Leur intersection :
$$ x \in \bigl] - \infty \ ; \ {-}1 \bigr[ \cup \bigl] -1 \ ; \ 0 \bigr[ \cup \bigl] 0 \ ; \ + \infty \bigr[ $$$$ \Bigl( (x \neq 0 ) \quad \text{et} \quad (x \neq -1 ) \Bigr) $$Attention : L'ensemble final s'écrit sous forme d'union (point suivant).
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Union de deux intervalles : \(A \cup B\)
L'union \(A \cup B\) est ce qui est commun à \(A\) et \(B\), plus ce qui est propre à chacun.
exemple d'union entre deux intervalles \(A\) et \(B\)
Soit deux intervalles \(A\) et \(B\).
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Comparaison de deux nombres
Pour appliquer une fonction à deux nombres rangés, ils doivent appartenir à un même intervalle où elle est monotone.
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Comparaison de deux fractions
Pour comparer deux fractions, on les met au même dénominateur.
Exemple : \(\frac{3}{7}\) et \(\frac{4}{9}\)
$$ \frac{3}{7} = \frac{3}{7} \textcolor{rgb(93 183 129)}{\times \frac{9}{9}} = \frac{21}{63} $$$$ \frac{4}{9} = \frac{4}{9} \textcolor{rgb(93 183 129)}{\times \frac{7}{7}} = \frac{28}{63} $$D'où :
$$ \frac{3}{7} < \frac{4}{9} $$ -
Comparaison de deux racines carrées
Comme la fonction carrée est :
$$\Biggl \{ \begin{gather*} \text{décroissante sur} \ \mathbb{R}^- \\ \text{croissante sur} \ \mathbb{R}^+ \end{gather*} $$
la fonction carrée : \(f(x) = x^2\) On compare deux nombres par leurs carrés s'ils sont tous les deux négatifs ou tous les deux positifs.
Pour deux nombres négatifs :
$$ \forall (a, b) \in \hspace{0.03em} \bigl( \mathbb{R}^- \bigr)^2, $$$$ a^2 < b^2 \Longleftrightarrow a > b $$Pour deux nombres positifs :
$$ \forall (a, b) \in \hspace{0.03em} \bigl( \mathbb{R}^+ \bigr)^2, $$$$ a^2 < b^2 \Longleftrightarrow a < b $$Exemple : \(2 \sqrt{3}\) et \(3 \sqrt{2}\)
On élève au carré :
$$ (2 \sqrt{3})^2 = 4 \times 3 = 12 $$$$ (3 \sqrt{2})^2 = 9 \times 2 = 18 $$Deux nombres positifs sont rangés dans le même ordre que leurs carrés :
$$ (2 \sqrt{3})^2 < (3 \sqrt{2})^2 \Longleftrightarrow 2 \sqrt{3} < 3 \sqrt{2} $$Soit,
$$ 2 \sqrt{3} < 3 \sqrt{2} $$
Distance absolue
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Définition
La valeur absolue d'un nombre est sa valeur positive.
$$ |x| = \Biggl \{ \begin{gather*} -x \hspace{2em} (\text{si} \ x < 0) \\ \hspace{0.7em} x \hspace{2em} (\text{si} \ x \geqslant 0) \end{gather*} $$Elle sert à calculer des distances entre deux points:
calcul de distance par la valeur absolue Si \(a < b\), alors \(b - a > 0\) mais \(a - b < 0\).
La valeur absolue rend une distance positive dans tous les cas :
$$ |\, a-b \,| = -(a-b) = b-a $$
La distance absolue entre \(a\) et \(b\) :
$$ d_{\text{abs}} = |\, a-b \,| = |\, b-a \,| $$ -
Distance absolue à l'intérieur d'un intervalle
Soit un intervalle de centre \(a\) et de rayon \(r\), de longueur \(2r\).
intervalle de centre \(a\) et de rayon \(r\) Dire que \(x \in \bigl[a-r \ ; \ a +r \bigr] \) revient à dire :
$$ (\text{partie négative}) \hspace{2em} a-r \leqslant x \leqslant a \Longleftrightarrow -r \leqslant x-a \leqslant 0 $$$$ (\text{partie positive}) \hspace{2em} a \leqslant x \leqslant a + r \Longleftrightarrow 0 \leqslant x-a \leqslant r $$La fonction valeur absolue est décroissante sur \(\bigl]- \infty \ ; \ 0\bigr]\) et croissante sur \(\bigl[0 \ ; \ +\infty \bigr[\).
Graphique de la fonction "valeur absolue" : \(|\, x \,|\) On change le sens de l'inéquation là où elle est décroissante.
$$ (\text{partie négative}) \hspace{2em} -r \leqslant x-a \leqslant 0 \Longleftrightarrow r \geqslant |\, x-a \,| \geqslant 0 $$$$ (\text{partie positive}) \hspace{2em} 0 \leqslant x-a \leqslant r \Longleftrightarrow 0 \leqslant |\, x-a \,| \leqslant r $$Dans tous les cas :
$$ x \in \bigl[a-r \ ; \ a +r \bigr] \Longleftrightarrow |\, x-a \,| \leqslant r $$
distance absolue à l'intérieur d'un intervalle