Méthode 1
Pour passer de l'expression
(ex+e−x)24à
1−tanh2(x)on doit utiliser des identités liées aux fonctions hyperboliques. Voici les étapes détaillées :
Étape 1 : Reconnaître une identité connue
On sait que :
tanh2(x)+sech2(x)=1ou encore1−tanh2(x)=sech2(x)où :
sech(x)=cosh(x)1Donc :
1−tanh2(x)=cosh2(x)1Étape 2 : Relier à l'expression de départ
Rappelons la définition de cosh(x) :
cosh(x)=2ex+e−x⇒cosh2(x)=(2ex+e−x)2=4(ex+e−x)2Donc :
cosh2(x)1=(ex+e−x)24Conclusion
(ex+e−x)24=cosh2(x)1=1−tanh2(x)✅ Donc, on a bien :
(ex+e−x)24=1−tanh2(x)
Méthode 2
Pour passer de (ex+e−x)24 à 1−tanh2(x), il est utile de se rappeler l'identité hyperbolique fondamentale pour la fonction tanh(x).
Nous savons que :
tanh(x)=ex+e−xex−e−x.
Et donc, le carré de tanh(x) est :
tanh2(x)=(ex+e−xex−e−x)2=(ex+e−x)2(ex−e−x)2.
Calculons (ex−e−x)2 :
(ex−e−x)2=e2x−2+e−2x.
Ainsi,
tanh2(x)=(ex+e−x)2e2x−2+e−2x.
Maintenant, notez que :
(ex+e−x)2=e2x+2+e−2x.
En soustrayant tanh2(x) de 1, nous avons :
1−tanh2(x)=1−e2x+2+e−2xe2x−2+e−2x.
Puisque 1=e2x+2+e−2xe2x+2+e−2x, on obtient :
1−tanh2(x)=e2x+2+e−2x(e2x+2+e−2x)−(e2x−2+e−2x).
Simplification :
1−tanh2(x)=e2x+2+e−2x4.
Le dénominateur est exactement (ex+e−x)2, donc :
1−tanh2(x)=(ex+e−x)24.
C'est ainsi que nous sommes passés de (ex+e−x)24 à 1−tanh2(x).