Montrer que l equation est une solution unique

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0,27<α<0,280,27 < \alpha < 0,28

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Voici la suite de la résolution de votre problème.

1) d. Montrer que l'équation g(x)=0g(x) = 0 admet une solution unique α\alpha dans ]0;+∞[]0 ; +\infty[. Donner un encadrement de α\alpha d'amplitude 10−210^{-2}.

  1. Application du Théorème des Valeurs Intermédiaires (TVI).

    La fonction g(x)=1+x+ln⁡xg(x) = 1 + x + \ln x est continue sur ]0;+∞[]0 ; +\infty[ (car la fonction x↦1+xx \mapsto 1+x est continue et la fonction x↦ln⁡xx \mapsto \ln x est continue sur cet intervalle, et la somme de fonctions continues est continue).
    De plus, nous avons montré que g(x)g(x) est strictement croissante sur ]0;+∞[]0 ; +\infty[.
    Nous avons également calculé les limites :

    lim⁡x→0+g(x)=−∞\lim_{x \to 0^+} g(x) = -\infty lim⁡x→+∞g(x)=+∞\lim_{x \to +\infty} g(x) = +\infty

    Puisque gg est continue et strictement croissante sur ]0;+∞[]0 ; +\infty[, et que 0 est compris entre lim⁡x→0+g(x)\lim_{x \to 0^+} g(x) et lim⁡x→+∞g(x)\lim_{x \to +\infty} g(x), d'après le corollaire du Théorème des Valeurs Intermédiaires, l'équation g(x)=0g(x) = 0 admet une solution unique α\alpha dans ]0;+∞[]0 ; +\infty[.

  2. Encadrement de α\alpha d'amplitude 10−210^{-2}.

    Nous allons chercher des valeurs de xx pour lesquelles g(x)g(x) change de signe.
    Calculons quelques valeurs de g(x)g(x) :
    g(0,2)=1+0,2+ln⁡(0,2)≈1,2−1,609≈−0,409g(0,2) = 1 + 0,2 + \ln(0,2) \approx 1,2 - 1,609 \approx -0,409
    g(0,3)=1+0,3+ln⁡(0,3)≈1,3−1,204≈0,096g(0,3) = 1 + 0,3 + \ln(0,3) \approx 1,3 - 1,204 \approx 0,096
    Puisque g(0,2)<0g(0,2) < 0 et g(0,3)>0g(0,3) > 0, et que gg est continue et strictement croissante, on a 0,2<α<0,30,2 < \alpha < 0,3.

    Pour un encadrement d'amplitude 10−210^{-2}, nous allons affiner la recherche entre 0,2 et 0,3.
    g(0,25)=1+0,25+ln⁡(0,25)≈1,25−1,386≈−0,136g(0,25) = 1 + 0,25 + \ln(0,25) \approx 1,25 - 1,386 \approx -0,136
    g(0,26)=1+0,26+ln⁡(0,26)≈1,26−1,347≈−0,087g(0,26) = 1 + 0,26 + \ln(0,26) \approx 1,26 - 1,347 \approx -0,087
    g(0,27)=1+0,27+ln⁡(0,27)≈1,27−1,309≈−0,039g(0,27) = 1 + 0,27 + \ln(0,27) \approx 1,27 - 1,309 \approx -0,039
    g(0,28)=1+0,28+ln⁡(0,28)≈1,28−1,273≈0,007g(0,28) = 1 + 0,28 + \ln(0,28) \approx 1,28 - 1,273 \approx 0,007
    Puisque g(0,27)<0g(0,27) < 0 et g(0,28)>0g(0,28) > 0, on en déduit que α\alpha est compris entre 0,27 et 0,28.
    L'amplitude de cet encadrement est 0,28−0,27=0,01=10−20,28 - 0,27 = 0,01 = 10^{-2}.
    Donc, un encadrement de α\alpha d'amplitude 10−210^{-2} est :

    0,27<α<0,280,27 < \alpha < 0,28
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