Une fonction continue trace une courbe sans saut sur l'intervalle étudié. Cette intuition devient un outil d'existence : si les valeurs aux extrémités entourent un nombre, la fonction prend nécessairement cette valeur entre les deux.
Le théorème des valeurs intermédiaires garantit une solution sans toujours permettre de la calculer exactement. La monotonie apporte l'unicité, puis la dichotomie fournit un encadrement numérique de précision choisie.
Reconnaître les fonctions continues usuelles
Continuité en un point
Une fonction f est continue en a lorsque . Elle est continue sur un intervalle lorsqu'elle est continue en chacun de ses points.
Les fonctions polynômes, exponentielle, sinus et cosinus sont continues sur les réels. Une fonction rationnelle est continue là où son dénominateur ne s'annule pas ; le logarithme est continu sur les réels strictement positifs. Les sommes, produits, quotients définis et compositions conservent la continuité.
Énoncer le théorème avec toutes ses hypothèses
Théorème des valeurs intermédiaires
Si f est continue sur , alors pour tout réel k compris entre et , il existe au moins un réel c de tel que .
Pour résoudre , on vérifie la continuité sur le segment et que 0 se trouve entre et , souvent grâce au produit . Le théorème conclut à l'existence d'au moins une solution, pas à son unicité.
Passer de l’existence à l’unicité
Corollaire du TVI
Si f est continue et strictement monotone sur , alors chaque valeur comprise entre et possède un unique antécédent dans .
La rédaction sépare les rôles : la continuité et les valeurs aux bornes donnent l'existence ; la stricte monotonie donne au plus une solution. Réunies, elles établissent exactement une solution. Un tableau de variations correctement justifié peut rassembler ces informations, mais il ne dispense pas de citer le théorème.
| Information | Ce qu'elle apporte |
|---|---|
| Continuité | pas de saut sur le segment |
| Valeurs aux bornes | la cible est traversée |
| Stricte monotonie | un seul passage possible |
| Dichotomie | encadrement numérique |
Approcher une solution par dichotomie
Réduire l’intervalle de moitié
On part d'un intervalle où f est continue et change de signe. On calcule le milieu . Le signe de permet de conserver la moitié dans laquelle le changement de signe subsiste. Après chaque étape, la longueur est divisée par deux ; après n étapes, elle vaut .
- Calculer le milieu de l'intervalle courant.
- Évaluer le signe de la fonction au milieu.
- Conserver les deux bornes dont les images ont des signes opposés.
- Arrêter lorsque la largeur est inférieure à la précision demandée.

Exemple de rédaction complète
Soit sur [0,1]. La fonction est continue comme polynôme. On a et , donc 0 est compris entre ces valeurs : le TVI assure au moins une solution. De plus, , donc f est strictement croissante et la solution est unique. Pour l'encadrer, on calcule ensuite f aux milieux successifs sans arrondir prématurément.
Pièges de logique et vérification
Erreur fréquente : un changement de signe sans continuité ne garantit pas une racine. Une fonction avec saut peut passer d'une valeur négative à une valeur positive sans prendre zéro.
Contrôle utile : dans une preuve d'unicité, identifier explicitement la stricte monotonie. Le TVI seul n'empêche pas plusieurs intersections.
La définition locale prolonge les limites de fonctions. La monotonie nécessaire se démontre avec la dérivation et les variations. La recherche numérique est programmée dans les algorithmes de dichotomie.
Les capacités d'existence, d'unicité et d'approximation suivent le programme officiel de Terminale, spécialité mathématiques.