ExercicesChapitre 3 — Polynômes du second degré
Sommaire
- I — Fonction polynôme du second degré
- II — Forme factorisée et racines
- III — Le discriminant
- IV — Racines et équations du second degré
- V — Factoriser un trinôme
- VI — Représentation graphique
- VII — Sommet et variations
- VIII — Synthèse : étudier et tracer une parabole
- IX — Signe d'un trinôme
- X — Inéquations du second degré
- XI — Intersection d'une parabole et d'une droite
- XII — Position relative de deux courbes
- XIII — Problèmes du second degré
I Fonction polynôme du second degré
Exercice 1 — Est-ce un trinôme ?
Pour chaque fonction, dire si c'est une fonction polynôme du second degré. Si oui, donner , et ; sinon, dire pourquoi.
- a)
- b)
- c)
- d)
- e)
- f)
Corrigé
- a)Oui : , , .
- b)Non : est affine (pas de ).
- c)Oui : , , .
- d)Non : il y a un terme en .
- e): oui, , , .
- f): non, affine.
Une expression avec des parenthèses se développe avant de conclure.
Exercice 2 — Lire les coefficients
Donner , et , avec leur signe.
- A
- B
- C
- D
- E
- F
- G
- H
Corrigé
Pour , on range d'abord : . Un terme absent vaut .
Exercice 3 — Développer d'abord
Développer et réduire, puis donner , et quand c'est un trinôme. Deux de ces expressions n'en sont pas.
- A
- B
- C
- D
- E
- F
Corrigé
et ne sont (les s'éliminent).
Exercice 4 — Calculer des images
- 1): calculer , , et .
- 2): calculer , , et .
- 3)Que remarque-t-on pour et ?
Corrigé
- 1°); ; ;
- 2°); ; ;
- 3°): et sont symétriques par rapport à , l'axe de la parabole.
: le carré d'un nombre négatif est positif.
II Forme factorisée et racines
Exercice 5 — De la forme factorisée à la forme développée
Développer et réduire.
- A
- B
- C
- D
Corrigé
On développe les deux parenthèses, puis on multiplie par .
Exercice 6 — Équations produit
Résoudre dans :
- a)
- b)
- c)
- d)
Corrigé
- a)
- b)ou :
- c):
- d)ou :
Le facteur (ou ) ne s'annule jamais : il n'intervient pas.
Exercice 7 — Lire les racines
Donner les racines de chaque fonction, sans calcul.
- A
- B
- C
- D
- E
- F
- G
- H
Corrigé
Pour , donne : ce n'est pas .
Exercice 8 — Les deux formes d'une même fonction
Soit la fonction définie sur par .
- 1)Développer et réduire .
- 2)Calculer avec chacune des deux formes.
- 3)Donner les racines de , puis résoudre .
- 4)est-elle une fonction polynôme du second degré ? Donner .
Corrigé
- 1°)
- 2°)Forme factorisée : ; forme développée : .
- 3°)Racines et : .
- 4°)Oui, avec .
III Le discriminant
Exercice 9 — Calculer un discriminant
Calculer et donner son signe.
- A
- B
- C
- D
- E
- F
- G
- H
- I
Corrigé
, avec les nombres négatifs entre parenthèses.
Pour : . Le signe de dépend des signes de et de .
Exercice 10 — Combien de racines ?
Calculer , puis dire combien le polynôme a de racines.
- A
- B
- C
- D
- E
- F
Corrigé
Exercice 11 — Quand ou est nul
Même consigne. Attention aux termes absents et aux signes.
- A
- B
- C
- D
- E
- F
Corrigé
Si , ; si , .
IV Racines et équations du second degré
Exercice 12 — Deux racines
Résoudre dans . Le discriminant est à chaque fois un carré parfait.
- a)
- b)
- c)
- d)
Corrigé
a) :
b) :
c) :
d) :
Avec , le dénominateur est négatif : attention aux signes.
Exercice 13 — Les trois cas
Résoudre dans , en précisant à chaque fois le cas.
- a)
- b)
- c)
- d)
- e)
- f)
Corrigé
- a); :
- b):
- c):
- d); :
- e); et :
- f); et :
Exercice 14 — Sans discriminant
Résoudre dans sans calculer de discriminant.
- a)
- b)
- c)
- d)
- e)
- f)
Corrigé
- a):
- b):
- c):
- d):
- e):
- f), impossible :
Pas de terme constant : facteur commun . Pas de terme en : on isole .
Exercice 15 — Tout ramener d'un côté
Résoudre dans :
- a)
- b)
- c)
- d)
Corrigé
- a); :
- b), soit ; :
- c); :
- d), soit ; :
En d), on ne résout pas « ou » : le produit vaut , pas .
Exercice 16 — Racines d'une fonction
Déterminer les racines de chaque fonction, si elle en a.
- a)
- b)
- c)
- d)
Corrigé
- a):
- b); et :
- c):
- d): (racine double)
En b), on peut aussi diviser par : , même racines.
V Factoriser un trinôme
Exercice 17 — Les racines sont données
Écrire la forme factorisée. Ne pas oublier le coefficient .
- a), de racines et
- b), de racines et
- c), de racines et
- d), de racine double
Corrigé
- a)
- b)
- c)
- d)
Contrôle sur le terme constant : en b), .
Exercice 18 — Factoriser
Calculer , puis factoriser.
- A
- B
- C
- D
Corrigé
- a), racines et :
- b), racines et :
- c), racines et :
- d), racines et :
En b) et d), on peut aussi écrire et .
Exercice 19 — Factoriser si c'est possible
Factoriser quand c'est possible ; sinon, justifier.
- A
- B
- C
- D
- E
- F
Corrigé
- a), racine :
- b):
- c)
- d), racines et :
- e):
- f), racine :
Exercice 20 — Racine évidente
Pour chaque trinôme , , , vérifier que le nombre indiqué est une racine, puis factoriser.
- a), avec
- b), avec
- c), avec
Corrigé
- a). et :
- b). et , soit ; donc :
- c). et , soit ; donc :
On vérifie en développant : le calcul du discriminant donne le même résultat.
VI Représentation graphique
Exercice 21 — Tableau de valeurs et tracé
Soit la fonction définie sur par .
- 1)Quel est le signe de ? La parabole est-elle un creux ou une bosse ?
- 2)Calculer les racines de .
- 3)Recopier et compléter le tableau de valeurs :
- 4)Placer les points et tracer la courbe dans le repère ci-dessous.
Corrigé
1°) : .
2°) : racines et .
3°)
4°)
Le tableau est symétrique par rapport à : , . On relie à main levée, sans ligne brisée.
Exercice 22 — Un deuxième tracé
Même travail avec la fonction définie sur par : signe de , racines, tableau de valeurs par pas de , puis tracé dans un repère orthonormé.
Corrigé
: une bosse.
: racines et .
Exercice 23 — Associer une courbe à une fonction
On donne quatre fonctions :
- 1)Pour chacune, donner le signe de et le nombre de racines.
- 2)Associer chaque fonction à sa courbe.
Corrigé
- 1°): , deux racines () ; : , deux racines () ;
: , aucune racine ; : , une racine double (). - 2°)Courbe 1 : (une bosse) ; courbe 2 : (touche l'axe en ) ;
courbe 3 : (coupe l'axe en ) ; courbe 4 : (au-dessus de l'axe).
Exercice 24 — Sans tracer
Dire, en une ligne de calcul, en combien de points la parabole coupe l'axe des abscisses.
- A
- B
- C
- D
- E
- F
Corrigé
VII Sommet et variations
Exercice 25 — Coordonnées du sommet
Calculer et , puis donner les coordonnées du sommet .
- a)
- b)
- c)
- d)
Corrigé
, puis .
- a); :
- b); :
- c); :
- d); :
Exercice 26 — Tableau de variations
Dresser le tableau de variations sur , puis dire si la fonction a un minimum ou un maximum, et donner sa valeur.
- a)
- b)
- c)
- d)
Corrigé
a) , , : en . b) , , : en .
c) , , : en .
d) , , : en .
c) et d) : tableaux sur le même modèle que a) et b).
Exercice 27 — Le sommet à partir des racines
Soit et .
- 1)Déterminer les racines de , puis celles de .
- 2)En déduire pour chacune, sans la formule . (Le sommet est à mi-chemin des racines.)
- 3)Calculer , puis dresser les deux tableaux de variations.
Corrigé
- 1°): , racines et . : on divise par , , racines et .
- 2°): ; : .
- 3°): minimum (creux) ;
: maximum (bosse).
Exercice 28 — Maximum ou minimum ?
Lesquelles de ces fonctions ont un maximum ? un minimum ? Donner sa valeur et le où il est atteint.
- a)
- b)
- c)
- d)
Corrigé
- a); : en
- b); : en
- c); : en
- d); : en
Le signe de suffit à dire « maximum » ou « minimum ».
VIII Synthèse : étudier et tracer une parabole
Exercice 29 — Étude complète
Faire l'étude complète de la fonction définie sur par , puis tracer sa courbe dans un repère orthonormé.
Corrigé
: un creux. , . : racines et .
Exercice 30 — Étude complète
Même travail avec la fonction définie sur par .
Corrigé
: une bosse. , . : racines et .
Exercice 31 — Étude complète
Même travail avec la fonction définie sur par . Vérifier que la courbe passe par les points d'ordonnée calculés.
Corrigé
: un creux. , . : racines et .
La courbe passe bien par et .
IX Signe d'un trinôme
Exercice 32 — À partir de la forme factorisée
Dresser le tableau de signes de chaque polynôme.
- A
- B
- C
- D
Corrigé
Signe de à l'extérieur des racines, signe contraire entre elles.
: racines et , . : racines et , : signe , , .
: racines et , : signe , , .
: racines et , : signe , , .
Pour , : le coefficient de après développement.
Exercice 33 — À partir de la forme développée
Calculer , les racines, puis dresser le tableau de signes.
- a)
- b)
- c)
- d)
Corrigé
- a); racines et ; : , , .
- b); racines et ; : , , .
- c); racines et ; : , , .
- d); racines et ; : , , .
a) par exemple :
On range toujours les racines dans l'ordre croissant avant de remplir le tableau.
Exercice 34 — Les trois cas
Étudier le signe de chaque polynôme.
- A
- B
- C
- D
- E
- F
Corrigé
- a), racine : positif, nul en .
- b)Racines et : , , .
- c), : toujours positif.
- d), : toujours négatif.
- e), racine , : négatif, nul en .
- f), racines et , : , , .
Exercice 35 — Sans tableau de signes
Pour chaque trinôme, dire s'il est toujours positif, toujours négatif, ou s'il change de signe, en s'appuyant sur le signe de et celui de .
- A
- B
- C
- D
- E
- F
Corrigé
- a), :
- b), :
- c): (en et )
- d), : (nul en )
- e), :
- f), :
X Inéquations du second degré
Exercice 36 — Inéquations
Résoudre dans , en donnant les solutions sous forme d'intervalles.
- a)
- b)
- c)
- d)
Corrigé
- a), racine ; positif sauf en :
- b), racines et ; : négatif à l'extérieur :
- c)Racines et ; :
- d), racines et :
Crochets fermés en une racine pour ou , ouverts pour ou .
Exercice 37 — Tout ramener d'un côté
Résoudre dans :
- a)
- b)
- c)
- d)
Corrigé
- a); , racines et ; :
- b); , :
- c); racines et :
- d); racines et :
Exercice 38 — Cas particuliers
Résoudre dans :
- a)
- b)
- c)
- d)
- e)
- f)
Corrigé
- a)
- b)
- c)
- d)toujours :
- e)Un carré est positif, nul seulement en :
- f), :
En a), ne donne pas seulement : on n'oublie pas les négatifs.
Exercice 39 — Lecture graphique
Voici la courbe de la fonction définie par .
Résoudre graphiquement, puis par le calcul :
- a)
- b)
- c)
- d)
Corrigé
- a)La courbe coupe l'axe des abscisses en et ; par le calcul, :
- b)Courbe au-dessus de l'axe :
- c)
- d), soit : ; sur le graphique, la droite coupe la courbe en et .
XI Intersection d'une parabole et d'une droite
Exercice 40 — Points d'intersection
Trouver les points d'intersection de et , s'il y en a.
- a): et :
- b): et :
- c): et :
Corrigé
On résout ; les ordonnées se calculent avec la droite.
- a), soit : et
- b), racine double : (la droite est tangente)
- c), :
Exercice 41 — Deux paraboles
Trouver les points d'intersection de et , s'il y en a.
- a): et :
- b): et :
- c): et : (que remarque-t-on ?)
Corrigé
- a), soit , racines et :
et - b), soit :
- c), donc :
En c), les termes en s'éliminent : l'équation est du premier degré.
Exercice 42 — Combien de points ?
est la parabole d'équation . Pour chaque droite, dire sans calculer les points combien elle a de points communs avec :
Corrigé
- : , : .
- : , : .
- : , : .
Exercice 43 — Avec un paramètre
est la parabole d'équation et la droite d'équation , où est un nombre réel.
- 1)Montrer que les abscisses des points communs sont les solutions de .
- 2)Calculer en fonction de .
- 3)Pour quelles valeurs de la droite coupe-t-elle en deux points ? en un seul ? en aucun ?
Corrigé
- 1°), soit .
- 2°).
- 3°)Deux points si , soit ; un seul si ; aucun si .
XII Position relative de deux courbes
Exercice 44 — Une parabole et une droite
Soit et .
- 1)Calculer et réduire .
- 2)Étudier le signe de .
- 3)En déduire la position relative de et de la droite .
Corrigé
- 1°)
- 2°): racines et , : , , .
- 3°)est de la droite sur et sur , sur ; elles se coupent en et .
Exercice 45 — Trois situations
Étudier la position relative de et .
- a)et
- b)et
- c)et
Corrigé
- a), racines et : au-dessous sur , au-dessus ailleurs.
- b): au-dessus sur , au-dessous ailleurs.
- c): toujours au-dessus, sauf en où elles se touchent.
Exercice 46 — Deux paraboles
Étudier la position relative de et .
- a)et
- b)et
- c)et
Corrigé
- a), , racines et : au-dessous sur , au-dessus ailleurs.
- b): au-dessus pour , au-dessous pour .
- c), racines et : au-dessous sur , au-dessus ailleurs.
On soustrait toute l'expression de : la parenthèse est indispensable.
XIII Problèmes du second degré
Exercice 47 — Une aire imposée
Un rectangle a pour périmètre cm. On note sa longueur, en cm.
- 1)Entre quelles valeurs varie-t-il ?
- 2)Exprimer la largeur, puis l'aire, en fonction de .
- 3)On veut une aire supérieure à . Écrire l'inéquation, la résoudre, et conclure.
Corrigé
- 1°)Le demi-périmètre vaut : .
- 2°)Largeur ; aire .
- 3°), soit ; racines et : . La longueur doit être strictement comprise entre et cm.
Exercice 48 — Une trajectoire
Un projectile est lancé depuis le toit d'un bâtiment. Sa hauteur, en mètres, au bout de secondes est
- 1)De quelle hauteur part le projectile ?
- 2)Quelle hauteur maximale atteint-il, et à quel instant ?
- 3)À quel instant touche-t-il le sol ?
- 4)Pendant combien de temps est-il plus haut que son point de départ ?
Corrigé
- 1°).
- 2°); , au bout de s.
- 3°), soit ; racines et ; on garde .
- 4°), soit , soit : , soit .
Diviser par change le sens d'une inégalité.
Exercice 49 — Un atelier
Un atelier fabrique pièces par jour, avec . Le coût de production, en euros, est , et la recette .
- 1)Montrer que le bénéfice est .
- 2)Pour quelles productions l'atelier fait-il un bénéfice ?
- 3)Quelle production rend le bénéfice maximal ? Combien vaut-il ?
Corrigé
- 1°).
- 2°); racines et ; : pour .
- 3°)et : .