Hors programme lycée / Algebre : second degré se ramenant au premier degré 25 exercices corrigés

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1. Second degré: forme canonique E.600 On va s’intéresser aux polynômes du sec-ond degré : des fonctions de la forme x ↦→ a · x 2 + b · x + c avec a , b et c sont des nombres réels fixés. On admet la proposition suivante : Proposition: toute fonction polynomiale du second degré peut s’écrire sous la forme : ¸ · ( x + ˛ ) 2 + ‚ Cette forme s’appelle la forme canonique . Première méthode 1 a Développer chacune des identités remarquables ci-dessous : a (2 x + 1) 2 b (3 − 2 x ) 2 c (3 x + 7) 2 d ( − 4 x + 1) 2 b En déduire la forme canonique de chacune de ces polynômes du second degré : a 9 x 2 + 42 x − 5 b 4 x 2 − 12 x + 16 c 4 x 2 + 4 x − 8 d 16 x 2 − 8 x + 7 2 En reportant cette méthode, en déduire la forme réduite de 25 x 2 +20 x +7 . Seconde méthode On s’intéresse à l’égalité: a · x 2 + b · x + c = ¸ · x + ˛ 2 + ‚ 1 Montrer que les nombres ¸ , ˛ et ‚ doivent vérifier le système suivant : ¸ = a 2 · ¸ · ˛ = b ‚ + ¸ · ˛ 2 = c On admettra que pour toute valeur du triplet ( a ; b ; c ) , le système précédent admet une unique solution. 2 Pour chacune des fonctions suivantes, déterminer les valeurs de ¸ , ˛ et ‚ : a : x ↦−→ x 2 + 8 x − 9 ; b : x ↦−→ 2 x 2 + 12 x + 4 c : x ↦−→ 6 x 2 + 6 x + 7 ; d : x ↦−→− 2 x 2 + 3 x − 4 Question subsidiaire 1 Montrer que pour tout nombre a , b et c tel que a =0 , on a: a · x 2 + b · x + c = a · x + b 2 a 2 − b 2 − 4 ac 4 a 2 Que pouvez-vous dire de l’équation a · x 2 + b · x + c =0 si b 2 − 4 ac< 0 3 On admet le fait que : a · x 2 + b · x + c = a · x + b + b 2 − 4 ac 2 a x + b − b 2 − 4 ac 2 a Donner les deux solutions de l’équation 2 x 2 +4 x +1=0 E.2009 On s’intéresse aux équations de la forme : ( E ) : ( x + ˛ ) 2 − ‚ = 0 1 a Factoriser : ( x + 2) 2 − 9 . b Résoudre l’équation suivante : ( x +2) 2 − 9=0 . 2 Pour chacune des équations suivantes, donner l’ensemble des solutions : a ( x − 7) 2 − 3 = 0 b ( x + 1) 2 + 2 = 0 c ( x − 8) 2 = 0 3 Quelle condition ‚ doit vérifier pour que : a ( E ) admette deux solutions ; b ( E ) admette une unique solution ; c ( E ) n’admette aucune solution. E.6035 Dans un cylindre, dont la base a un rayon de 8 cm , on dépose une boule. On doit verser 104 cm 3 d’huile dans le cylindre pour juste recou-vrir la boule. Déterminer le rayon de la boule. E.4454 Établir les égalités suivantes : a ( x + 2) 2 − 4 = x 2 + 4 x b ( x − 9) 2 + 11 = x 2 − 18 x + 92 d ( x + 3) 2 − 12 = x 2 + 6 x − 3 e 2( x + 1) 2 + 4 = 2 x 2 + 4 x + 6 E.4457 Pour chacune des égalités suivantes, don-ner la valeur de ¸ (sans justification) , puis vérifier l’égalité proposée : a ( x + 2) 2 − 5 = x 2 + ¸ · x − 1 b ( x − 3) 2 + 7 = x 2 − 6 x + ¸ c 2( x + 1) 2 − 9 = ¸ · x 2 + 4 x − 7 d 7( x − 2) 2 + 1 = 7 x 2 + ¸ · x + 29 e ( x − 5) 2 + ¸ = x 2 − 10 x + 10 f 3( x + ¸ ) 2 + 4 = 3 x 2 + 48 x + 196 2. Expression algébriques https://chingmath.fr sacados/600 sacados/2009 sacados/6035 8cm chapExoCorrec/4454 sacados/4454 chapExoCorrec/4457 sacados/4457
E.435 On considère l’expression algébrique suivante : E = ( x + 1)(2 x − 1) 1 Relativement à la forme développée réduite de l’expression E , répondre aux questions suivantes : a Déterminer le coefficient du terme en x 2 . b Déterminer le terme numérique. 2 Justifier que l’expression E n’est égale à aucune des deux expressions suivantes : F = 4 x 2 + x − 1 ; G = 2( x + 1) 2 + 1 E.441 On considère la fonction f définie par : f ( x ) = − 6 x 2 + 10 x − 4 1 Établir les égalités suivantes : f ( x ) = 2( x − 1)(2 − 3 x ) = − 6 x − 5 6 2 + 1 6 2 Calculer l’image des nombres ci-dessous par la fonction f a 0 b 2 3 c 5 6 E.3001 Répondre aux questions suivantes sans aucune justification : 1 On considère le polynôme P =2 · (2 x − 1)(3 − x )( x +2) : a Donner, sans justification, le coefficient du terme de degré 3 du polynôme P et la valeur de son terme numérique. b Parmi les polynômes ci-dessous, lequel est la forme développée et réduite du polynôme P ? − 4 x 3 + 6 x 2 + 22 x + 12 4 x 3 + 6 x 2 + 22 x − 12 − 4 x 3 + 6 x 2 + 22 x − 12 4 x 3 + 6 x 2 + 22 x + 12 2 Déterminer la valeur de a , un nombre réel, vérifiant l’égalité suivante : (2 x + 1)(3 x 2 + a · x + 1) = 6 x 3 − 7 x 2 − 3 x + 1 3. Inéquations E.4404 Résoudre les inéquations suivantes : a (2 x + 1)( x + 2) < 0 b (3 − x )(2 x + 1) 0 c (5 x + 1)( x − 2) > (3 + x )( x − 2) d ( x + 3)(5 − x ) 2( x + 3) E.4453 Résoudre les inéquations suivantes : a ( x + 2)( x − 3) > 0 b ( x + 2)(5 − 3 x ) + ( x + 2)( x − 2) 0 c (2 x + 1)(3 x − 1) + (6 x + 3)(3 x − 1) 0 d (2 − 3 x )( x − 5) + 2(10 − 2 x ) < 0 E.4452 Compléter le tableau de signes de cha-cune des expressions E : 1 x −∞ − 3 − 1 2 + ∞ 2 x + 1 0 3 + x 0 E =(2 x +1)(3+ x ) 0 0 2 x −∞ 3 4 2 + ∞ x − 2 4 x − 3 E =( x − 2)(4 x − 3) 3 x −∞ + ∞ 2 + x 2 − x E = 2+ x 2 − x E.9424 Résoudre les inéquations suivantes : a 3 − 2 x 3 x + 1 > 0 b 3 x + 1 x + 1 < x + 1 4 x + 2 E.4409 Soit ( E ) le polynôme du second de-gré: ( E ): x 2 +4 x − 12 1 Déterminer la forme canonique de a Justifier que le polynôme ( E ) admet pour forme canon-ique: ( x +2) 2 − 16 . b Justifier que le polynôme ( E ) admet pour minimum − 16 . 2 a Déduire de la question 1 a la forme factorisée du polynôme ( E ) . b En déduire les deux racines du polynôme ( E ) . 3 Dresser le tableau de variations de la fonction f définie par : f ( x ) = x 2 + 4 x − 12 https://chingmath.fr chapExoCorrec/435 sacados/435 chapExoCorrec/441 sacados/441 chapExoCorrec/3001 sacados/3001 chapExoCorrec/4404 sacados/4404 chapExoCorrec/4453 sacados/4453 chapExoCorrec/4452 sacados/4452 chapExoCorrec/9424 sacados/9424 chapExoCorrec/4409 sacados/4409
4. Forme canonique et extrémums E.4407 On considère l’expression − 2 x 2 +8 x + 1 : 1 Établir l’égalité suivante : − 2 x 2 + 8 x + 1 = − 2( x − 2) 2 + 9 2 En déduire que cette expression atteint son maximum en x =2 . Quelle est sa valeur maximale? E.8516 1 Déterminer la forme canonique de l’expression : x 2 − 10 x − 2 2 Justifier que cette expression admet pour valeur mini-male − 27 et que cette valeur est atteinte en 5 . E.8517 On considère le polynôme x 2 − 6 x + 12 : 1 Déterminer la forme canonique de ce polynôme. 2 Justifier que ce polynôme est strictement positif pour toute valeur de x . E.4481 On considère le polynôme 6 x 2 − 4 x + 2 . 1 Déterminer la forme canonique de ce polynôme. 2 Justifier que 4 3 est la valeur minimale prise par ce polynôme sur R . E.8518 On considère la fonction f définie sur R par : f ( x ) = 3 x 2 + a · x + b où a;b ∈ R Déterminer les valeurs de a et de b afin que la fonction f atteint sa valeur minimale 2 pour x =3 . 5. Forme canonique et sens de variations E.7252 On considère la fonction f définie sur R par la relation: f ( x ) = x 2 + 6 x + 2 1 Justifier que la fonction f admet pour forme canonique : f ( x ) = x + 3 2 − 7 2 Établir la décroissance de la fonction f sur l’intervalle −∞ ; − 3 . Rappels: on utilisera les deux propriétés suivantes : La fonction carrée étant décroissante sur R − , on a: a<b< 0 = ⇒ a 2 >b 2 ce qui se traduit par la phrase : ˇ deux nombres négatifs et leurs carrés sont comparés dans l’ordre inverse. ı La fonction carrée est croissante sur R + , on a: 0 <a<b = ⇒ a 2 <b 2 ce qui se traduit par la phrase : ˇ deux nombres positifs et leurs carrés sont comparés dans le même ordre. ı E.7253 On considère la fonction f définie sur R par la relation: f ( x ) = − 2 x 2 + 6 x + 1 1 Montrer que la fonction f admet pour forme canonique : f ( x ) = − 2 · x − 3 2 2 + 11 2 2 Établir la décroissance de la fonction f sur l’intervalle 3 2 ; + ∞ . E.8519 On considère la fonction f définie par : f ( x ) = 1 − x 2 + 2 x + 4 1 Établir que l’ensemble de définition de f est : D f = R \ 1 − 5 ; 1+ 5 2 Sur l’intervalle 1+ 5 ; + ∞ , établir le sens de la fonc-tion f . 6. Exercices non-classés E.2296 On définit la fonction f sur R dont l’image de x ∈ R est définie par la relation: f ( x ) = 8 x 2 − 2 x + 1 1 Donner la forme canonique de la fonction f . 2 Établir que la fonction f est minorée par 7 8 . 3 a Établir, sans justification, le tableau de variations de la fonction f . b En déduire que la fonction f n’admet pas de zéro sur R . https://chingmath.fr chapExoCorrec/4407 sacados/4407 chapExoCorrec/8516 sacados/8516 chapExoCorrec/8517 sacados/8517 chapExoCorrec/4481 sacados/4481 chapExoCorrec/8518 sacados/8518 chapExoCorrec/7252 sacados/7252 chapExoCorrec/7253 sacados/7253 chapExoCorrec/8519 sacados/8519 chapExoCorrec/2296 sacados/2296
E.205 On considère la fonction f dont l’image de x est définie par la relation: f ( x ) = a · x 2 + b · x + c où a , b et c sont des nom-bres réels fixés, mais incon-nus pour l’instant. On considère la représen-tation de la fonction f dans le repère orthogonal ( O ; I ; J ) ci-dessous : 1 Montrer que les nombres a , b , c doivent vérifier le système d’équation suivante : a − b + c = 9 2 a + b + c = 1 2 4 a + 2 b + c = 3 2 Résoudre le système précédent et en déduire l’expression de f ( x ) . E.4568 On considère les deux fonctions f dont l’image d’un nombre x est donnée par la relation: f ( x ) = − 3 · x 2 + 3 · x + 6 1 On considère le polynôme − 3 · x 2 +3 · x +6 du second de-gré: a À l’aide de la calculatrice, déterminer les deux racines de ce polynôme. b Dresser le tableau de signes de ce polynôme. c En déduire l’ensemble de définition de la fonction f . 2 À l’aide de la calculatrice, dresser le tableau de variations de la fonction f . E.5711 1 Établir que le polynôme 2 x 2 − 3 x − 2 admet pour forme factorisée : 2 x 2 − 3 x − 2 = 2 · x + a b · x + c où les valeurs des nombres a , b , c seront à préciser. 2 Établir que le polynôme 12 x 2 − 12 x +3 admet pour forme factorisée : 12 x 2 − 12 x + 3 = 3 · 2 · x + a c · x + d où les valeurs des nombres a , b , c seront à préciser. https://chingmath.fr chapExoCorrec/205 sacados/205 -2-123I-12345JOABC chapExoCorrec/4568 sacados/4568 chapExoCorrec/5711 sacados/5711