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Second degré en Première : cours, exemples et exercices
Le second degré en Première, c’est le trinôme , sa parabole, le discriminant et le signe. Voici le cours des deux chapitres, trinômes et équations, avec deux exemples résolus et cinq exercices corrigés.
Programme de Première
Ce que tu dois savoir faire en Première
Le second degré est l’un des grands chapitres d’algèbre de la spécialité maths de Première. Il réactive la fonction carré et les identités remarquables de Seconde, et les organise autour d’un seul objet : le trinôme , avec , et sa parabole.
Le programme demande de connaître la forme canonique, le discriminant, la résolution d’une équation du second degré, la factorisation et le signe d’un trinôme, puis de choisir la forme adaptée (développée, canonique ou factorisée) pour résoudre un problème : équation, inéquation, optimisation, variations. Il insiste aussi sur la factorisation directe quand elle est possible : racine évidente, somme et produit des racines, identité remarquable. La forme canonique se détermine dans des cas simples, en complétant le carré. Résoudre une équation produit nul et lire le signe d’une expression factorisée du second degré font aussi partie des automatismes de l’année.
Dans Mathflow, ce thème forme deux chapitres : « Les trinômes du second degré » et « Les équations du second degré ». Cette page les réunit : les huit compétences ci-contre sont celles des deux chapitres, quatre chacun, travaillées en trois niveaux.
Les 8 compétences des deux chapitres
- Identifier trinômes du second degré et polynômes
- Trouver le sens de variation d’un polynôme du second degré
- Appliquer des méthodes simples de résolution
- Factoriser des trinômes du second degré
- Résoudre une équation avec le discriminant
- Appliquer différentes méthodes de résolution
- Réaliser le tableau de signes d’un polynôme du second degré
- Résoudre des problèmes impliquant des polynômes du second degré
Cours
L’essentiel du cours
La forme canonique, le discriminant, les méthodes rapides et le signe : tout le second degré en quatre étapes.
Trinôme, forme canonique et variations
- et peuvent être nuls : est un trinôme, avec , et .
- : la parabole coupe l’axe des ordonnées au point .
- Si , la parabole est tournée vers le haut ; si , elle est tournée vers le bas.
Dans les cas simples, on complète le carré avec . Par exemple, pour tout réel .
- Si : est décroissante sur , croissante sur , et admet un minimum en .
- Si : est croissante sur , décroissante sur , et admet un maximum en .
Discriminant et équation du second degré
- Si , deux solutions : et .
- Si , une seule solution : .
- Si , aucune solution réelle.
Ces solutions sont les racines du trinôme : les abscisses des points où la parabole coupe l’axe des abscisses. La démonstration vient de la forme canonique :
Le crochet peut s’annuler seulement si , c’est-à-dire .
Méthodes rapides et factorisation
Avant de calculer , regarde si une méthode plus courte s’applique :
- Facteur commun : s’écrit , donc ou .
- Carré isolé : donne ou , soit ou . En revanche, n’a aucune solution.
- Identité remarquable : ne s’annule que pour .
- Racine évidente : si , alors est racine.
N’oublie pas le coefficient : les racines de sont et , et .
Signe d’un trinôme et inéquations
Pour , on a et les racines sont et :
| Intervalle | Signe de |
|---|---|
| positif | |
| négatif | |
| positif |
Pour résoudre une inéquation, on se ramène à une comparaison avec , on cherche les racines, puis on lit le signe. Avec une inégalité large, les racines font partie des solutions : l’inéquation a pour ensemble de solutions .
Dans un problème, choisis l’écriture utile : la forme développée pour et le calcul de , la forme canonique pour un maximum ou un minimum, la forme factorisée pour les racines et le signe.
Exemples résolus
Deux exemples résolus
Exemple 1
Résoudre et factoriser
Résous l’équation , puis factorise le trinôme .
Solution
Aucune méthode rapide ne s’impose (). Avec , et :
et : et .
Factorisation : ou encore . On vérifie en développant : .
Exemple 2
Le rectangle d’aire maximale
Un rectangle a un périmètre de cm. On note la longueur d’un de ses côtés, en centimètres, avec , et son aire, en cm².
- Exprime et écris-la sous forme canonique.
- Pour quelle valeur de l’aire est-elle maximale ?
- Pour quelles valeurs de l’aire dépasse-t-elle cm² ?
Solution
- L’autre côté mesure , donc . En complétant le carré, donne la forme canonique .
- : admet un maximum en . L’aire est maximale, cm², quand le rectangle est un carré de cm de côté.
- équivaut à , soit . Ce trinôme, avec , est négatif entre ses racines : l’aire dépasse cm² pour .
Exercices corrigés
Cinq exercices corrigés
Cherche d’abord sur une feuille, puis ouvre le corrigé. Chaque résultat a été vérifié.
Exercice 1
Reconnaître un trinôme
Pour chaque fonction, dis si c’est un trinôme du second degré. Si oui, donne , et .
Voir le corrigé
- : trinôme avec , et .
- : les s’annulent, est de degré . Ce n’est pas un trinôme.
- : trinôme avec , et .
- est un trinôme, avec , et .
Exercice 2
Sans discriminant
Résous chaque équation sans calculer de discriminant.
Voir le corrigé
- , soit : ou . On ne divise pas par , sinon on perd la solution .
- ou : ou .
- : un carré n’est jamais négatif, l’équation n’a aucune solution.
- : une seule solution, .
Exercice 3
Racine évidente, discriminant, factorisation
- Montre que est racine de , déduis-en l’autre racine, puis factorise .
- Résous et factorise .
- Le trinôme se factorise-t-il ?
Voir le corrigé
- , donc . Le produit des racines vaut , donc l’autre racine est . Ainsi soit .
- et : . Donc .
- : n’a aucune racine, il ne se factorise pas en produit de facteurs du premier degré.
Exercice 4
Trois inéquations
Résous dans chaque inéquation.
Voir le corrigé
- : racines et , et . Le trinôme est positif entre ses racines, racines comprises : .
- On se ramène à . , racines et . Avec , le trinôme est négatif entre ses racines : .
- : le trinôme garde le signe de , il est strictement positif pour tout réel . .
Exercice 5
La recette d’un théâtre
Un club de théâtre vend places à €. Il estime qu’à chaque baisse de € du prix, il vend places de plus. On note la baisse du prix, en euros, avec : le prix est euros et le nombre de places vendues . La recette, en euros, est .
- Développe , puis montre que .
- Quelle baisse donne la recette maximale ? Quelle est cette recette ?
- Pour quelles baisses la recette est-elle au moins égale à la recette actuelle, € ?
Voir le corrigé
- En développant, puis, en réduisant, . De l’autre côté, vaut bien : les deux écritures sont égales.
- : admet un maximum en . Avec une baisse de €, le prix est €, le club vend places et la recette vaut €.
- équivaut à , soit . Ce trinôme a pour racines et , avec : il est positif entre ses racines. La recette atteint au moins € pour une baisse comprise entre et €.
Erreurs fréquentes
Les pièges à éviter
Le second degré se joue souvent sur un signe : celui de , celui de , ou celui du sommet.
Mal calculer quand est négatif
Pour , on calcule avec les parenthèses. Écrire donne , puis un faux .
Oublier le coefficient
Les racines de sont et , mais , et non .
Diviser par
Dans , diviser par fait perdre la solution . On factorise : , donc ou .
Lire le sommet avec le mauvais signe
: le sommet est , et non .
Inverser les signes du tableau
a pour coefficient : il est négatif à l’extérieur des racines et , positif entre elles.
Prendre la racine carrée d’une inéquation
ne se réduit pas à : . L’ensemble des solutions est .
Dans Mathflow
Ces chapitres dans Mathflow
Huit séries, une par compétence des deux chapitres, et chacune en trois niveaux : tu manipules, tu expliques, puis tu raisonnes.
Dans les séries, la parabole se manipule : tu règles , et jusqu’à recouvrir une courbe, tu places les racines sur l’axe, tu complètes un carré avec des carreaux. Au niveau 2, tu tranches des débats « Qui a raison ? » et tu traques la ligne fausse d’une copie. Au niveau 3, tu résous, tu factorises et tu modélises, avec Alphi, le coach IA, si tu as besoin d’un indice.
1Identifier trinômes du second degré et polynômes
- Niveau 1 · Manipuler
Tu ranges des expressions (trinômes, autres polynômes, non-polynômes), tu règles , et pour écrire l’aire d’un rectangle et tu obtiens une parabole tournée vers le bas plus large que celle de .
- Niveau 2 · Expliquer
Tu départages deux élèves : est-il un trinôme ? et ? Tu complètes et .
- Niveau 3 · Raisonner
Tu développes pour lire , et , tu trouves le degré de et tu retrouves un trinôme à partir de trois images.
- Niveau 1 · Manipuler
2Trouver le sens de variation d’un polynôme du second degré
- Niveau 1 · Manipuler
Tu règles et pour que recouvre une parabole, tu choisis le bon tableau de variations et tu règles un enclos pour que son aire soit maximale.
- Niveau 2 · Expliquer
Tu complètes la propriété des variations, tu départages deux élèves sur le sommet de et tu retrouves l’axe de symétrie à partir de .
- Niveau 3 · Raisonner
Tu dresses des tableaux de variations, tu calcules la hauteur maximale d’une balle et la plus petite somme des aires de deux carrés.
- Niveau 1 · Manipuler
3Appliquer des méthodes simples de résolution
- Niveau 1 · Manipuler
Tu places une droite pour que ait deux solutions, tu places les solutions de ou de et tu règles pour qu’il n’y ait qu’une solution.
- Niveau 2 · Expliquer
Tu départages deux élèves sur , tu repères qu’on perd une solution en divisant par et tu associes chaque équation à la méthode la plus rapide.
- Niveau 3 · Raisonner
Tu comptes les solutions sans tout résoudre, tu utilises le produit des racines et tu trouves l’instant où une balle retombe.
- Niveau 1 · Manipuler
4Factoriser des trinômes du second degré
- Niveau 1 · Manipuler
Tu places les racines pour superposer deux paraboles, tu règles dans et tu fais glisser le coin d’un rectangle d’aire .
- Niveau 2 · Expliquer
Tu complètes la propriété de factorisation, tu départages deux élèves quand l’un oublie le coefficient et tu repères une erreur de signe dans une forme factorisée.
- Niveau 3 · Raisonner
Tu factorises avec le discriminant ou une racine évidente, tu retrouves à partir d’un point de la parabole et tu lis le signe d’une forme factorisée.
- Niveau 1 · Manipuler
5Résoudre une équation avec le discriminant
- Niveau 1 · Manipuler
Tu complètes le calcul de , tu repères à la loupe deux solutions très proches et tu amènes deux points sur les solutions de .
- Niveau 2 · Expliquer
Tu complètes le théorème, tu départages deux élèves sur le calcul de et tu simplifies en .
- Niveau 3 · Raisonner
Tu résous des équations avec , y compris avec des racines carrées, après avoir ramené ou à la forme .
- Niveau 1 · Manipuler
6Appliquer différentes méthodes de résolution
- Niveau 1 · Manipuler
Tu ramènes une équation à la forme , tu suis un aiguillage pour choisir la méthode et tu complètes un carré avec des carreaux pour résoudre .
- Niveau 2 · Expliquer
Tu compares deux résolutions de , tu repères une valeur interdite oubliée et tu résous une équation en posant .
- Niveau 3 · Raisonner
Tu choisis la méthode la plus courte : carré isolé, identité remarquable, équation avec un quotient ou changement d’inconnue.
- Niveau 1 · Manipuler
7Réaliser le tableau de signes d’un polynôme du second degré
- Niveau 1 · Manipuler
Tu complètes la ligne des signes d’une parabole, tu règles pour que reste strictement positif et tu places le segment des solutions d’une inéquation.
- Niveau 2 · Expliquer
Tu complètes la règle du signe, tu départages deux élèves sur et sur , et tu repères un tableau aux signes inversés.
- Niveau 3 · Raisonner
Tu dresses des tableaux de signes, tu résous des inéquations et tu comptes les entiers solutions de .
- Niveau 1 · Manipuler
8Résoudre des problèmes impliquant des polynômes du second degré
- Niveau 1 · Manipuler
Tu règles la largeur d’une terrasse, le bord d’un bassin ou le pied d’une échelle pour qu’une équation soit vérifiée, et tu écartes les solutions qui n’ont pas de sens.
- Niveau 2 · Expliquer
Tu mets un rectangle en équation, tu départages deux élèves sur un plongeur qui « toucherait l’eau deux fois » et tu repères une solution négative gardée par erreur.
- Niveau 3 · Raisonner
Tu résous des problèmes de diagonales d’un polygone, de chute d’une pierre, de cadre photo ou de bénéfice nul.
- Niveau 1 · Manipuler
Questions fréquentes
Comment calculer le discriminant ?
Pour , le discriminant est . Attention au signe de : pour , et .
Comment résoudre une équation du second degré ?
On ramène l’équation à la forme . Si une méthode rapide s’applique (facteur commun, carré isolé, identité remarquable, racine évidente), on l’utilise. Sinon, on calcule : deux solutions si , une seule si , aucune si .
Comment trouver la forme canonique d’un trinôme ?
On calcule , puis , et on écrit . Par exemple, : le sommet de la parabole est .
Comment trouver le signe d’un trinôme du second degré ?
Le trinôme est du signe de , sauf entre ses deux racines, où il est du signe contraire. S’il n’a qu’une racine ou aucune, il garde le signe de (et s’annule en sa racine double).
Quand peut-on se passer du discriminant ?
Quand il n’y a pas de terme constant (), quand il n’y a pas de terme en (), quand on reconnaît une identité remarquable, ou quand une racine est évidente, par exemple si .
Pour aller plus loin
La fonction carré et les identités remarquables de Seconde sont la base de ce chapitre : la page fonctions de référence en Seconde les reprend. Plus loin dans l’année, le nombre dérivé permet de retrouver le sommet d’une parabole par un autre chemin. Pour les élèves de spécialité, le second degré fait partie du programme de l’épreuve anticipée de maths ; entretiens aussi tes calculs avec les automatismes de Première. Tous les chapitres sont sur la page maths de la 6e à la Terminale.
