Étude de x + √(x²+1) : image et bijection réciproque

Difficile
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Énoncé

Soient et définies par :

  1. a) Montrer que . b) En déduire que n'est pas surjective.
  2. Déterminer .
  3. Montrer que est bijective puis déterminer son application réciproque .

Indices

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1 Indice 1
Pour la question 1, distingue les cas $x \geq 0$ et $x < 0$ ; dans le second cas compare $\sqrt{x^2+1}$ à $\sqrt{x^2}=|x|$.
2 Indice 2
Pour la question 2, pose l'inéquation $x+\sqrt{x^2+1}\leq 2$, isole la racine, vérifie la condition de positivité avant d'élever au carré.
3 Indice 3
Pour la question 3, résous $g(x)=y$ en isolant $\sqrt{x^2+1}$ puis en élevant au carré ; l'unicité de la solution donne l'injectivité, et le fait que tout $y>0$ soit atteint donne la surjectivité.

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La méthode — par où commencer

Pour la question 1, distingue les cas et ; dans le second cas compare à .

Pour la question 2, pose l'inéquation , isole la racine, vérifie la condition de positivité avant d'élever au carré.

La rédaction complète, étape par étape, se trouve juste en dessous.

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