Utiliser les différentes formes d'un polynôme du second degré
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Aborder l'ensemble des situations où utiliser un polynôme du second degré sous ses différentes formes.
- En fonction du second membre d'une équation ou inéquation à résoudre, il sera plus pertinent de choisir une des formes de la fonction polynôme que les deux autres.
- Pour passer de la fonction polynôme à sa représentation graphique, et réciproquement, l'une des formes sera plus pertinentes que les autres.
- Savoir résoudre une équation, une inéquation
- Développer une expression du second degré
- Identités remarquables
- Tableau de signe d’une fonction
- Racine d'une fonction polynôme, somme et produit des racines
- Discriminant, forme canonique d'une fonction polynôme, extremum
- Représentation graphique d'une fonction polynôme
Une fonction définie sur par une expression réduite du type avec , , réels et est appelée fonction polynôme de degré deux.
est l’expression d’une fonction polynôme de degré deux.
n’en est pas une (pas de terme en ).
Elle s'avère utile dans les cas suivants.
On remplace par les valeurs proposées pour calculer .
Si , les équations du type , ou se résoudront facilement en utilisant la forme développée de . On se ramènera alors à une équation de type.
- Les équations du type se ramènent à une équation de degré 1.
- Les équations du type se ramènent à une équation du type .
- Les équations du type se ramènent à une équation produit en factorisant par .
- Résoudre revient à résoudre soit d'où l'ensemble des solutions : .
- Résoudre revient à résoudre soit ou d'où l'ensemble des solutions : .
- Résoudre revient à résoudre or d'où 2 solutions : 0 et et l'ensemble des solutions : .
Si , les inéquations du type , ou (ou avec ≤, ≥, > à la place de <) se résoudront facilement en utilisant la forme développée de . On se ramènera alors à une équation de type (ou avec ≤, ≥, > à la place de <).
- Les inéquations du type se ramènent à une inéquation de degré 1.
- Les inéquations du type se ramènent à une inéquation du type avec tableau de signe.
- Les inéquations du type se ramènent à une inéquation produit en factorisant par , avec une ligne du tableau de signe facile, donnant le signe de .
- Résoudre revient à résoudre soit . D'où l'ensemble des solutions : .
- Résoudre revient à
résoudre soit . L'ensemble des
solutions est car on a :
- Résoudre revient à résoudre et donc . L'ensemble des solutions est car on a :
-
- Si , la parabole représentant est tournée vers le bas.
- Si , la parabole représentant est tournée vers le haut.
La parabole représentant a pour axe de symétrie la droite verticale d'équation .
- cas général : si , alors , et .
- cas particulier : si , alors et la somme des deux racines vaut , le produit des 2 racines vaut .
Pour connaitre la forme canonique de et son extremum
et admet un extremum en , qui vaut (maximum si , minimum si ).
Elle s’avère utile dans les cas suivants.
Les équations du type se résoudront facilement en utilisant la forme factorisée de .
Si alors l'équation a pour solutions –2 et 3 en vertu de la règle du produit nul, d'où l'ensemble des solutions : .
Les inéquations du type (ou ≤, ≥, <) se résoudront facilement en utilisant la forme factorisée de .
Si alors l'inéquation a pour ensemble de solutions car :
On peut aussi retenir que si , une fonction polynôme du second degré est positive à l'extérieur des racines, et négative à l'intérieur des racines. Si , c'est le contraire.
Si alors où :
Cette astuce (dite de la somme et du produit des racines) permet d'éviter d'employer la double distributivité pour développer plus rapidement.
Une fonction polynôme de degré deux d’expression a pour forme canonique .
admet un extremum
en (second terme de la
parenthèse), qui vaut (second terme de
l’expression).
C'est un maximum si , un minimum
si .
admet un minimum en 3 qui vaut 9.
Le sommet de la parabole a pour coordonnées
.
L'axe de symétrie vertical de la parabole a pour
équation .
La parabole est tournée vers le haut
si , vers le bas
si .
La représentation graphique de est une parabole tournée vers le haut. Son axe de symétrie est . Son sommet est le point de coordonnées (3 ; 9).
Les équations ou inéquations du type ou (ou ≥, ≤, <) se résoudront facilement en utilisant la forme canonique de .
Les équations ont une solution unique : .
Les inéquations ont comme solution ou :
- si est du même signe que le sens de l'inéquation ;
- sinon.
Si la forme canonique de est alors l'inéquation se ramène à et donc à . Or pour tout , et ici et donc : . Si l'inéquation est , elle se ramène à . Mais comme ici , on a .
On factorise par pour obtenir et on factorise l'intérieur du crochet grâce à l'identité remarquable .
Si la forme canonique de est alors :
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