A partir de la Terminale Les racines n-ièmes sont surtout abordées en Terminale Scientifique. Elles sont un peu la banlieue de la périphérique du programme. Nous nous devions donc de les traiter...


 

Les racines n-ièmes sont une conséquence des fonctions puissances réelles. Nous les aborderons à travers elles..
Notre récit comportera trois époques :

Epoque 1 : une approche Epoque 2 : la définition Epoque 3 : au-delà de la racine n-ième...

L'aventure peut débuter. Il était une fois... les racines nièmes.

 

Première époque : une approche...
En elle-même, la racine n-ième d'un nombre positif n'est pas une nouveauté.
En effet, nous connaissons déjà la racine carrée qui est une racine 2-ième... Expliquons tout cela !

La définition que nous connaissons de la racine est la suivante :
La racine carrée d'un nombre a est le nombre positif b dont le carré est égal à a.

Mais nous aurions pu tout aussi bien définir la racine carrée à partir de la puissance réelle.
En effet, la fonction f2(x) = x2  est une bijection de ]0 ; +[ sur ]0 ; +[.
Donc tout réel strictement positif y0 a un seul antécédent x0 dans ]0 ; +[ par cette fonction f2.
Ainsi :y0 = f2(x0) = (x0)2 Autrement écrit, ce réel x0 est la racine carrée de y0.

Une autre définition de la racine carrée pourrait donc être :
La racine carrée du réel strictement positif a est le réel strictement positif b qui est son antécédent par la fonction f2.
On peut alors parler de racine 2-ième.

 

Seconde époque : la définition.
Et bien ce qui est faisable avec f2, l'est pour n'importe quelle autre fonction fa.
De la même façon que l'on a défini la racine carrée ou racine 2ième, on peut définir la racine a-ième d'un nombre strictement positif.
Ceci car la fonction  fa est une bijection de sur  ]0 ; +[ sur ]0 ; +[.

Définition : la racine a-ième du réel strictement positif a est le réel strictement positif b qui est son antécédent par la fonction puissance fa.
Autrement écrit :
a = fa(b) = (b)a = ea . ln(b)
Cette racine de a pourrait être notée  b = .

Ainsi par exemple :

  • est la racine troisième (ou 3-ième) de 5.
    C'est le seul réel positif qui élevé à la puissance 3 donne 5. Autrement écrit : ()3 = 5.
    On dit aussi que est la racine cubique de 5.
    Pour mémoire, nous avons déjà été amené à parler de racine cubique : c'était lorsque nous cherchions une réciproque à la fonction cube...
     
  • est la racine (-3)-ième de de 5.
    C'est le seul réel positif qui élevé à la puissance -3 donne 5. Ainsi :  ()-3 = 5.
    De la même façon que  x-a = , on démontre que :  =

Nous aurions pu aussi parler de :

  • qui est la racine (2,1)-ième de 5 et qui vérifie l'égalité :  ()2,1 = 5.
     
  • qui est la racine (2/7)-ième de 5 et qui vérifie l'égalité :  ()2/7 = 5.

Ces deux nombres assez exotiques existent. Mais ils ne sont que peu employés !
En Terminale, on se contente des racines n-ième où n est un entier naturel comme .

 

Troisième époque : Au-delà de la racine nième.
Tout ce que nous avons dit est bien beau mais est peu parlant ! Essayons de débrouissailler le problème.

Or deux réels strictement positifs qui ont même logarithme népérien sont égaux. On peut donc en conclure que :

y1/a = x

Conclusions : nous pouvons désormais affirmer deux choses :
  1. Considérer la racine d'un réel positif a revient à l'élever à la puissance 1/a.
    Autrement écrit : = a1/a 
     
  2. Les fonctions puissances fa et f1/a sont les réciproques l'une de l'autre...

Deux choses que l'on retrouve dans la racine carrée...

Une racine a-ième est donc avant tout une puissance. Nous pouvons donc écrire que :

  • = 51/3.
    Cette chose était prévisible. En effet, n a-t-on pas :  ( 51/3 )3 = 51.
     
  • = 51/(-3).
     
  • = 51/2,1.
     
  • = 57/2.
    En effet, l'inverse de 2/7 est 7/2...

Car c'est ainsi que vont les racines a-ièmes...


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