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Table des matières
1 Mots clés - Notations - Formules3
1.1 Vocabulaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.2 Notations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . 4
1.3 Formules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . 5
2 aspect numérique et algébrique6
2.1 activité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . 6
2.1.1 activité 1 : différentes écritures . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.2 à retenir . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . 7
2.3 exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . 8
3 aspect graphique10
3.1 activité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . 10
3.1.1 activité 1 : ajustement parabolique . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3.1.2 activité 2 : caractéristiques de la parabole . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3.2 corrigé activité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
3.2.1 corrigé activité 1 : ajustement parabolique . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
3.3 à retenir . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . 14
3.4 exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . 16
4 variations17
4.1 activité : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . 17
4.1.1 activité 1 : variations et extremums . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
4.1.2 corrigé activité 1 : variations et extremums . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
4.2 à retenir . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . 21
4.3 exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . 22
4.4 test . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . 24
5 signe26
5.1 activité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . 26
5.1.1 activité 0 : signe d"un trinôme factorisable sous la forme d"un produit de 2 binômes . . . . . 27
5.1.2 activité 1 : signe d"un résultat . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
5.1.3 activité 2 : inéquation du second degré et signe . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
5.2 corrigés activités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
5.2.1 corrigé activité 1 : signe d"un résultat . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
5.2.2 corrigé activité 2 : inéquation du second degré et signe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
5.3 à retenir . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . 31
5.4 exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . 32
5.5 test . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . 34
6 équations35
6.1 activités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . 35
6.1.1 activité 1 : atteindre un objectif . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
6.1.2 activité 2 : bases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . 35
6.2 corrigé activités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
6.2.1 corrigé activité 1 : atteindre un objectif . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
6.2.2 corrigé activité 2 : bases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . 38
6.3 à retenir . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . 39
6.4 exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . 40
16.5 test . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . 41
7 inéquations43
7.1 activité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . 43
7.1.1 activité 1 : dépasser ou ne pas dépasser un seuil . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
7.2 corrigé activité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
7.2.1 corrigé activité 1 : dépasser ou ne pas dépasser un seuil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
7.3 à retenir . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . 46
7.4 exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . 47
8 tout en un48
8.1 activités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . 48
8.1.1 activité -1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . 49
8.1.2 activité 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 50
8.1.3 activité 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 51
8.1.4 activité 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 52
8.1.5 activité 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 53
8.1.6 activité 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 54
8.2 corrigés activités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
8.2.1 corrigé activité 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . 55
8.3 à retenir . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . 58
8.4 exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . 59
9 évaluations64
9.1 évaluation 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . 64
10 devoir maison65
10.1 devoir maison 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . 65
10.2 devoir maison 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . 66
10.3 corrigé devoir maison 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
10.4 corrigé devoir maison 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
11 révisions72
12 travaux pratiques74
12.1 parabole et fonction du second degré . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
12.2 piscine de plus grande aire et fonction du second degré .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
1 Mots clés - Notations - Formules1.1 Vocabulaire
Il faut connaître la signification des mots ou expressions suivantes :1. fonction polynôme du second degré
2. fonction trinôme
3. identités remarquables
4. produits remarquables
5. écriture sous forme canonique
6. écriture sous forme développée
7. écriture sous forme factorisée
8. les valeurs d"annulation du polynôme
9. les racines du trinôme
10. parabole
11. sommet de la parabole
12. racine carrée
1.2 Notations
Il faut connaître la signification des notations mathématiques suivantes :1.f(x) =ax2+bx+c
2.f(x) =a(x-x1)(x-x2)
3.f(x) =a(x-x0)2+c
4.x0=-b
2a1.3 Formules
Il faut connaître par coeur les résultats suivants : définition Une fonctionfest une fonction (polynômiale) du second degré (ou un trinôme) si elle a une expression qui peut s"écrire sous la forme :? ???f(x) =ax2+bx+cpour toutx?] - ∞;+∞[ oùa,betcsont trois nombres connus (les coefficients) aveca≠0 propriété 1: (1) La courbe d"une fonction du second degréf(x)=ax2+bx+cest une????parabole (2) La parabole est? ⎩à l"endroit sia>0à l"envers sia<0
(3) La parabole a pour sommet le pointSde coordonnéesS?x0=-b2a;y0=f(x0)?SS
propriété 2: (1) si????a>0la parabole est à l"endroit et fa pour minimum????m=y0=f(x0)en? x0=-b2a x-∞x0+∞ f(x)? ? f(x0) (2) si????a<0la parabole est à l"envers et fa pour maximum????M=y0=f(x0)en? x0=-b2a x-∞x0+∞ f(x0) f(x)? ?2 aspect numérique et algébrique2.1 activité2.1.1 activité 1 : différentes écritures
1. une personne souhaite réaliser un enclos rectangulaire de20mde périmètre en utilisant une corde de20m
de long.(a) donner les dimensions (longueur et largeur) d"au moins deux rectangles possibles et calculer les aires de
ces rectangles (par exemple :L=1m;l=9m;A=1×9=9m2et on a bienp=2×1+2×9=20m) (b) soitxun des cotés du rectangle i. donner les valeurs possibles pourxsous la forme d"un intervalle ii. montrer que l"autre coté est donné en fonction dexpar :10-x iii. montrer que l"aire du rectangle est donné en fonction dexpar :A.f(x)=x(10-x)(écriture factorisée)
B.f(x)= -x2+10x(écriture développée)
C.f(x)= -(x-5)2+25(écriture canonique)
(c) soitfla fonction définie surRparf(x)= -x2+10x i. utiliser une écriture bien adaptée pour calculer :f(0), f(5), f(10) ii. utiliser l"écriture la mieux adaptée pour résoudre l"équation :A.f(x)=0
B.f(x)=9
C.f(x)=25
D.f(x)=34
iii. utiliser l"écriture la mieux adaptée pour résoudre l"inéquation :f(x)>0iv. utiliser l"écriture la mieux adaptée donner les dimensions du rectangle d"aire maximale ainsi que la
valeur de l"aire maximale2. soit la fonctionfdéfinie surRparf(x)=18x2-6x-60(écriture factorisée)
(a) montrer que, quel que soitx?R,f(x)est égale à : i.3(2x-4)(3x+5)(écriture factorisée) ii.18(x-16)2-1212(écriture canonique)
(b) utiliser l"écriture la mieux adaptée pour calculer :f(0), f(2), f(16), f(-53)
(c) utiliser l"écriture la mieux adaptée pour résoudre l"équation :f(x)=0(d) utiliser l"écriture la mieux adaptée pour donner le minimum defainsi que la valeur dexassociée
2.2 à retenir
définition 1 :(fonction polynomiale de degré deux) quelle que soit la fonctionfdéfinie sur un intervalleIdeR ???fest une fonction polynomiale de degré deux surIéquivaut à
il existe trois nombres réelsa≠0, betc, quel que soit le nombre réelx?I,????f(x)=ax2+bx+c remarques: i. les nombresa, betcsont appelés les "coefficients" ii. une expression de la formeax2+bx+cest aussi appelé un "trinôme" exemples : b=... c=... ii.f(x)= -x2-5⎧⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎩a=... b=... b=... c=... iv.f(x)= -5x2+3x-4⎧⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎩a=... b=... c=... propriété 1 :(forme canonique) quelle que soit la fonctionfdéfinie sur un intervalleIdeR sifest polynomiale de degré deux avecf(x)=ax2+bx+c alors quel que soitx?I (1)????f(x)=a(x-x0)2+y0avec? x0=-b2aet????y0=f(x0) ou (2)? f(x)=a(x+b2a)2-b2-4ac4a démonstration: soitfpolynomiale de degré deux avecf(x)=ax2+bx+c f(x)=a(x2+b ??f(x)=a(x2+2×b ??f(x)=a(x+b2a)2-b2-4ac4a
remarques i. cette écriture defest appelée "ecriture canonique" (ou "forme canonique") exemple : b= -40=-b2a=-(-4)2×2=4
y ou b= -42a=-42×2= -1
b 2-4ac4a=(-4)2-4×2×64×2= -4,f(x)=2(x-1)2+4
2.3 exercices
exercice 1 : déterminer l"expression de la fonctionfdéfinie surRsachant quefest un trinôme et quef(0)=2, f(1)=4, f(-1)=6 exercice 2 : montrer par un raisonnement par l"absurde que sif(0)=1, f(1)=3, f(-1)=5etf(2)=12 alorsfne peut pas être un trinôme. exercice 3 : soit la fonctionfdéfinie surRparf(x)= -4(x-3)2+100 i. montrer que pour toutx?R, on a aussi :A.f(x)= -4x2+24x+64
B.f(x)= -2(x+2)(2x-16)
ii. utiliser la forme def(x)la plus adaptée pour répondre aux questions suivantesA. calculerf(0), f(8), f(-2), f(3)
B. déterminer la valeur du maximum defainsi que la valeur dexassociée exercice 4 :écrire un algorithme qui donne la forme canonique quand on entre les trois coefficients de la forme développée
corrigé exercice 1 : déterminer l"expression de la fonctionfdéfinie surRsachant quefest un trinôme et quef(0)=2, f(1)=4, f(-1)=6 fest un trinôme donc?x?R, f(x)=ax2+bx+c de plus ⎩f(0)=2 f(1)=4 f(1)=a×12+b×1+c=4 a+b+c=4 a-b+c=6 donc ⎩c=2 a+b=2 a+b=22a=6en ajoutant les deux dernières lignes)donc⎧⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎩c=2
a+b=2 a=3 donc ⎩c=2 b=2-3= -1 a=3donc? ???f(x)=3x2-x+2 corrigé exercice 2 : montrer par un raisonnement par l"absurde que sif(0)=1, f(1)=3, f(-1)=5etf(2)=12 alorsfne peut pas être un trinôme. corrigé exercice 3 : soit la fonctionfdéfinie surRparf(x)= -4(x-3)2+100 i. montrer que pour toutx?R, on a aussi :A.f(x)= -4x2+24x+64
B.f(x)= -2(x+2)(2x-16)
ii. utiliser la forme def(x)la plus adaptée pour répondre aux questions suivantesA. calculerf(0), f(8), f(-2), f(3)
B. déterminer la valeur du maximum defainsi que la valeur dexassociée corrigé exercice 4 :3 aspect graphique3.1 activité3.1.1 activité 1 : ajustement parabolique
Le tableau suivant donne l"évolution de la population de deux villes en nombre d"habitantsABCDEFGHIJ
1rang :x012345678
2ville A1700014840131601196011240
3ville B1000012625145001562516000
le but est de faire des prévisions pour les années suivantes10111213141516
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
xy?en milliers O(a) on modélise l"évolution de la population de la ville A parune fonction polynomiale de degré deux
i. soitf(x)le nombre d"habitants de la ville A l"année de rangx, déterminer la formule defen utilisant
le premier, le deuxième et le dernier point du graphique.ii. en déduire la formule à entrer dans la celluleG2de la feuille de calcul pour que le résultat s"affiche
automatiquementiii. estimer alors la population de la ville A de2007à2010et compléter le tableau et le graphique
(b) faire de même pour la villeB(appelerg(x)la population de la villeBl"année de rangx)(c) relier les points de chaque ville par des courbes continues et caractériser les courbes (nom, sens, coor-
données du sommet)3.1.2 activité 2 : caractéristiques de la parabole
on cherche à déterminer l"influence des valeurs des coefficientsa, betcsur la nature et la position de la
courbe de la fonction polynomiales de degré deuxf(x)=ax2+bx+c