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ExercicesChapitre 3 — Polynômes du second degré

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Sommaire

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.

  1. a)
  2. b)
  3. c)
  4. d)
  5. e)
  6. f)
Corrigé
  1. a)
    Oui : , , .
  2. b)
    Non : est affine (pas de ).
  3. c)
    Oui : , , .
  4. d)
    Non : il y a un terme en .
  5. e)
     : oui, , , .
  6. f)
     : non, affine.

Une expression avec des parenthèses se développe avant de conclure.

Exercice 2 — Lire les coefficients

Donner , et , avec leur signe.

  1. A
  2. B
  3. C
  4. D
  5. E
  6. F
  7. G
  8. 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.

  1. A
  2. B
  3. C
  4. D
  5. E
  6. F
Corrigé

et ne sont (les s'éliminent).

Exercice 4 — Calculer des images

  1. 1)
     : calculer , , et .
  2. 2)
     : calculer , , et .
  3. 3)
    Que remarque-t-on pour et  ?
Corrigé
  1. 1°)
     ;  ;  ;
  2. 2°)
     ;  ;  ;
  3. 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.

  1. A
  2. B
  3. C
  4. D
Corrigé

On développe les deux parenthèses, puis on multiplie par .

Exercice 6 — Équations produit

Résoudre dans  :

  1. a)
  2. b)
  3. c)
  4. d)
Corrigé
  1. a)
  2. b)
    ou  :
  3. c)
     :
  4. 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.

  1. A
  2. B
  3. C
  4. D
  5. E
  6. F
  7. G
  8. H
Corrigé
 :  :
 :  :
 : (double) :
 :  :

Pour , donne  : ce n'est pas .

Exercice 8 — Les deux formes d'une même fonction

Soit la fonction définie sur par .

  1. 1)
    Développer et réduire .
  2. 2)
    Calculer avec chacune des deux formes.
  3. 3)
    Donner les racines de , puis résoudre .
  4. 4)
    est-elle une fonction polynôme du second degré ? Donner .
Corrigé
  1. 1°)
  2. 2°)
    Forme factorisée :  ; forme développée : .
  3. 3°)
    Racines et  : .
  4. 4°)
    Oui, avec .

III Le discriminant

Exercice 9 — Calculer un discriminant

Calculer et donner son signe.

  1. A
  2. B
  3. C
  4. D
  5. E
  6. F
  7. G
  8. H
  9. 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.

  1. A
  2. B
  3. C
  4. D
  5. E
  6. F
Corrigé
 :  :  :  :
 :  :  :  :
 :  :  :  :

Exercice 11 — Quand ou est nul

Même consigne. Attention aux termes absents et aux signes.

  1. A
  2. B
  3. C
  4. D
  5. E
  6. F
Corrigé
 :  : 2 :  : 2
 :  : 2 :  : 2
 :  : 0 :  : 0

Si ,  ; si , .

IV Racines et équations du second degré

Exercice 12 — Deux racines

Résoudre dans . Le discriminant est à chaque fois un carré parfait.

  1. a)
  2. b)
  3. c)
  4. 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.

  1. a)
  2. b)
  3. c)
  4. d)
  5. e)
  6. f)
Corrigé
  1. a)
     ;  :
  2. b)
     :
  3. c)
     :
  4. d)
     ;  :
  5. e)
     ; et  :
  6. f)
     ; et  :

Exercice 14 — Sans discriminant

Résoudre dans sans calculer de discriminant.

  1. a)
  2. b)
  3. c)
  4. d)
  5. e)
  6. f)
Corrigé
  1. a)
     :
  2. b)
     :
  3. c)
     :
  4. d)
     :
  5. e)
     :
  6. f)
    , impossible :

Pas de terme constant : facteur commun . Pas de terme en  : on isole .

Exercice 15 — Tout ramener d'un côté

Résoudre dans  :

  1. a)
  2. b)
  3. c)
  4. d)
Corrigé
  1. a)
     ;  :
  2. b)
    , soit  ;  :
  3. c)
     ;  :
  4. 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.

  1. a)
  2. b)
  3. c)
  4. d)
Corrigé
  1. a)
     :
  2. b)
     ; et  :
  3. c)
     :
  4. 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 .

  1. a)
    , de racines et
  2. b)
    , de racines et
  3. c)
    , de racines et
  4. d)
    , de racine double
Corrigé
  1. a)
  2. b)
  3. c)
  4. d)

Contrôle sur le terme constant : en b), .

Exercice 18 — Factoriser

Calculer , puis factoriser.

  1. A
  2. B
  3. C
  4. D
Corrigé
  1. a)
    , racines et  :
  2. b)
    , racines et  :
  3. c)
    , racines et  :
  4. 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.

  1. A
  2. B
  3. C
  4. D
  5. E
  6. F
Corrigé
  1. a)
    , racine  :
  2. b)
     :
  3. c)
  4. d)
    , racines et  :
  5. e)
     :
  6. f)
    , racine  :

Exercice 20 — Racine évidente

Pour chaque trinôme , , , vérifier que le nombre indiqué est une racine, puis factoriser.

  1. a)
    , avec
  2. b)
    , avec
  3. c)
    , avec
Corrigé
  1. a)
    . et  :
  2. b)
    . et , soit  ; donc  :
  3. 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. 1)
    Quel est le signe de  ? La parabole est-elle un creux ou une bosse ?
  2. 2)
    Calculer les racines de .
  3. 3)
    Recopier et compléter le tableau de valeurs :
  1. 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. 1)
    Pour chacune, donner le signe de et le nombre de racines.
  2. 2)
    Associer chaque fonction à sa courbe.

Corrigé
  1. 1°)
     : , deux racines () ;  : , deux racines () ;
     : , aucune racine ;  : , une racine double ().
  2. 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.

  1. A
  2. B
  3. C
  4. D
  5. E
  6. F
Corrigé
 :  :  :  :
 :  :  :  :
 :  :  :  :

VII Sommet et variations

Exercice 25 — Coordonnées du sommet

Calculer et , puis donner les coordonnées du sommet .

  1. a)
  2. b)
  3. c)
  4. d)
Corrigé

, puis .

  1. a)
     ;  :
  2. b)
     ;  :
  3. c)
     ;  :
  4. 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.

  1. a)
  2. b)
  3. c)
  4. 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. 1)
    Déterminer les racines de , puis celles de .
  2. 2)
    En déduire pour chacune, sans la formule . (Le sommet est à mi-chemin des racines.)
  3. 3)
    Calculer , puis dresser les deux tableaux de variations.
Corrigé
  1. 1°)
     : , racines et .  : on divise par , , racines et .
  2. 2°)
     :  ;  : .
  3. 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.

  1. a)
  2. b)
  3. c)
  4. d)
Corrigé
  1. a)
     ;  : en
  2. b)
     ;  : en
  3. c)
     ;  : en
  4. 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.

  1. A
  2. B
  3. C
  4. 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.

  1. a)
  2. b)
  3. c)
  4. d)
Corrigé
  1. a)
     ; racines et  ;  : , , .
  2. b)
     ; racines et  ;  : , , .
  3. c)
     ; racines et  ;  : , , .
  4. 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.

  1. A
  2. B
  3. C
  4. D
  5. E
  6. F
Corrigé
  1. a)
    , racine  : positif, nul en .
  2. b)
    Racines et  : , , .
  3. c)
    ,  : toujours positif.
  4. d)
    ,  : toujours négatif.
  5. e)
    , racine ,  : négatif, nul en .
  6. 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 .

  1. A
  2. B
  3. C
  4. D
  5. E
  6. F
Corrigé
  1. a)
    ,  :
  2. b)
    ,  :
  3. c)
     : (en et )
  4. d)
    ,  : (nul en )
  5. e)
    ,  :
  6. f)
    ,  :

X Inéquations du second degré

Exercice 36 — Inéquations

Résoudre dans , en donnant les solutions sous forme d'intervalles.

  1. a)
  2. b)
  3. c)
  4. d)
Corrigé
  1. a)
    , racine  ; positif sauf en  :
  2. b)
    , racines et  ;  : négatif à l'extérieur :
  3. c)
    Racines et  ;  :
  4. d)
    , racines et  :

Crochets fermés en une racine pour ou , ouverts pour ou .

Exercice 37 — Tout ramener d'un côté

Résoudre dans  :

  1. a)
  2. b)
  3. c)
  4. d)
Corrigé
  1. a)
     ; , racines et  ;  :
  2. b)
     ; ,  :
  3. c)
     ; racines et  :
  4. d)
     ; racines et  :

Exercice 38 — Cas particuliers

Résoudre dans  :

  1. a)
  2. b)
  3. c)
  4. d)
  5. e)
  6. f)
Corrigé
  1. a)
  2. b)
  3. c)
  4. d)
    toujours :
  5. e)
    Un carré est positif, nul seulement en  :
  6. 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 :

  1. a)
  2. b)
  3. c)
  4. d)
Corrigé
  1. a)
    La courbe coupe l'axe des abscisses en et  ; par le calcul,  :
  2. b)
    Courbe au-dessus de l'axe :
  3. c)
  4. 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.

  1. a)
     : et  :
  2. b)
     : et  :
  3. c)
     : et  :
Corrigé

On résout  ; les ordonnées se calculent avec la droite.

  1. a)
    , soit  : et
  2. b)
    , racine double  : (la droite est tangente)
  3. c)
    ,  :

Exercice 41 — Deux paraboles

Trouver les points d'intersection de et , s'il y en a.

  1. a)
     : et  :
  2. b)
     : et  :
  3. c)
     : et  : (que remarque-t-on ?)
Corrigé
  1. a)
    , soit , racines et  :
    et
  2. b)
    , soit  :
  3. 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. 1)
    Montrer que les abscisses des points communs sont les solutions de .
  2. 2)
    Calculer en fonction de .
  3. 3)
    Pour quelles valeurs de la droite coupe-t-elle en deux points ? en un seul ? en aucun ?
Corrigé
  1. 1°)
    , soit .
  2. 2°)
    .
  3. 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. 1)
    Calculer et réduire .
  2. 2)
    Étudier le signe de .
  3. 3)
    En déduire la position relative de et de la droite .
Corrigé
  1. 1°)
  2. 2°)
     : racines et ,  : , , .
  3. 3°)
    est de la droite sur et sur , sur  ; elles se coupent en et .

Exercice 45 — Trois situations

Étudier la position relative de et .

  1. a)
    et
  2. b)
    et
  3. c)
    et
Corrigé
  1. a)
    , racines et  : au-dessous sur , au-dessus ailleurs.
  2. b)
     : au-dessus sur , au-dessous ailleurs.
  3. c)
     : toujours au-dessus, sauf en où elles se touchent.

Exercice 46 — Deux paraboles

Étudier la position relative de et .

  1. a)
    et
  2. b)
    et
  3. c)
    et
Corrigé
  1. a)
    , , racines et  : au-dessous sur , au-dessus ailleurs.
  2. b)
     : au-dessus pour , au-dessous pour .
  3. 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. 1)
    Entre quelles valeurs varie-t-il ?
  2. 2)
    Exprimer la largeur, puis l'aire, en fonction de .
  3. 3)
    On veut une aire supérieure à . Écrire l'inéquation, la résoudre, et conclure.
Corrigé
  1. 1°)
    Le demi-périmètre vaut  : .
  2. 2°)
    Largeur  ; aire .
  3. 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. 1)
    De quelle hauteur part le projectile ?
  2. 2)
    Quelle hauteur maximale atteint-il, et à quel instant ?
  3. 3)
    À quel instant touche-t-il le sol ?
  4. 4)
    Pendant combien de temps est-il plus haut que son point de départ ?
Corrigé
  1. 1°)
    .
  2. 2°)
     ; , au bout de  s.
  3. 3°)
    , soit  ; racines et  ; on garde .
  4. 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. 1)
    Montrer que le bénéfice est .
  2. 2)
    Pour quelles productions l'atelier fait-il un bénéfice ?
  3. 3)
    Quelle production rend le bénéfice maximal ? Combien vaut-il ?
Corrigé
  1. 1°)
    .
  2. 2°)
     ; racines et  ;  : pour .
  3. 3°)
    et  : .