Exercice D9

Exercice Publié par admin le 21 janvier 2026
Bac Sciences Mathématiques & Lycée Dérivation et étude de fonctions Énoncé avec corrigé détaillé

Conseil méthodologique : Cherchez attentivement cet exercice au brouillon pendant 15 à 30 minutes avant de consulter la solution détaillée ci-dessous.

Énoncé de l'exercice :


On considère la fonction $f$ définie sur $[0;1]$ par :

\[ \begin{cases} f(x) = x \sin\left(\frac{\pi}{x}\right) & \text{si } x \in ]0;1] \\\\ f(0) = 0 \end{cases} \]
  1. Soit $n$ un entier naturel non nul.
  2. Montrer qu'il existe un élément $c_n \in \left] \frac{1}{n+1}, \frac{1}{n} \right[$ tel que : $$f'(c_n) = 0$$
  1. En déduire que l'équation $~\tan x = x~$ admet une infinité de solutions dans $\mathbb{R}$.
Solution Détaillée & Corrigé Pas à Pas Corrigé complet
1. Existence de $c_n$

Soit $n \in \mathbb{N}^*$. On applique le théorème de Rolle à $f$ sur $[\frac{1}{n+1}, \frac{1}{n}]$ :

  • $f(\frac{1}{n}) = f(\frac{1}{n+1}) = 0$.
  • Il existe donc $c_n \in ]\frac{1}{n+1}, \frac{1}{n}[$ tel que $f'(c_n) = 0$.
2. Solutions de l'équation $\tan x = x$

$f'(c_n) = 0 \implies \tan(\frac{\pi}{c_n}) = \frac{\pi}{c_n}$.

Rigueur de la conclusion :

  • Les intervalles $I_n = ]\frac{1}{n+1}, \frac{1}{n}[$ sont disjoints deux à deux, donc les points $c_n$ sont disjoints deux à deux.
  • Ceci implique que les valeurs $\frac{\pi}{c_n}$ sont également disjointes deux à deux.
  • L'équation $\tan x = x$ admet donc une infinité de solutions dans $\mathbb{R}$.