∑ Mathématiques · Bac Pro Première Bac Pro ASSP · Chapitre 3

Fonctions polynômes du second degré

Fonctions x ? ax² + bx + c, parabole, sens de variation et extremum, lecture graphique, résolution graphique d'équations, problèmes d'optimisation.

1. La parabole

Définition

Une fonction polynôme du second degré s'écrit $f(x) = ax^2 + bx + c$ avec $a \neq 0$. Sa courbe est une parabole, tournée vers le haut si $a \gt 0$ (elle admet un minimum), vers le bas si $a \lt 0$ (elle admet un maximum).

Propriété · Sommet

Le sommet a pour abscisse $x = -\dfrac{b}{2a}$. La parabole est symétrique par rapport à la droite verticale passant par le sommet.

2468101214161820501001502002503003500x (€)recette (€)maximum
Recette R(x) = ?x² + 30x d'une vente de gâteaux selon le prix x : elle est maximale pour x = 15 €.

Exemple · Optimiser une recette

Pour une vente de gâteaux au profit d'une association, la recette est $R(x) = -x^2 + 30x$ ($x$ : prix en €). $a = -1 \lt 0$ : maximum en $x = -\dfrac{30}{-2} = 15$ €, recette $R(15) = 225$ €.

Activité · Explorer une parabole avec GeoGebra

Matériellogiciel GeoGebra ou calculatrice graphique.
ConsigneTracer $f(x) = ax^2$ en faisant varier $a$ (curseur) de $-3$ à $3$, puis $g(x) = x^2 - 4x + 3$ : lire son sommet et les abscisses des points d'intersection avec l'axe des abscisses.
RésultatPlus $|a|$ est grand, plus la parabole est « serrée » ; elle se retourne quand $a$ change de signe. $g$ a pour sommet $(2\,;\,-1)$ et coupe l'axe en $1$ et $3$.
BilanLe signe de $a$ donne l'allure de la parabole ; la lecture graphique permet de résoudre $g(x) = 0$.

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Exercices corrigés

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1

Identifier a, b, c

★☆☆

Donner $a$, $b$ et $c$ pour $f(x) = 3x^2 - 2x + 7$ et $g(x) = -x^2 + 5$.

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2

Allure de la parabole

★☆☆

Les paraboles de $f(x) = 2x^2 + 1$ et $g(x) = -0{,}5x^2 + 3x$ sont-elles tournées vers le haut ou vers le bas ?

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3

Calculer des images

★☆☆

$f(x) = x^2 - 4x + 3$. Calculer $f(0)$, $f(1)$, $f(2)$, $f(5)$.

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4

Sommet

★★☆

Abscisse et ordonnée du sommet de $f(x) = x^2 - 6x + 5$.

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6

Lecture graphique

★☆☆

Sur la figure du cours, lire la recette pour un prix de $10$ €, puis le prix qui donne la recette maximale.

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7

Résolution graphique

★★☆

Sur la figure du cours, pour quels prix la recette dépasse-t-elle $200$ € ?

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8

Exploiter GeoGebra

★★☆

Avec $g(x) = x^2 - 4x + 3$, résoudre $g(x) = 0$ (lecture de l'activité) et vérifier par le calcul.

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9

Tableau de valeurs

★☆☆

Compléter pour $f(x) = x^2$ : $x = -3, -1, 0, 2, 4$.

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10

Tableau de variations

★★☆

Dresser le tableau de variations de $f(x) = x^2 - 6x + 5$ sur $[0\,;\,6]$.

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11

Aire d'un enclos

★★★

Avec $20$ m de grillage, on construit un enclos rectangulaire contre un mur (3 côtés). Si $x$ est la largeur, l'aire est $A(x) = x(20 - 2x)$. Aire maximale ?

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12

Trajectoire d'un ballon

★★☆

La hauteur d'un ballon est $h(t) = -5t^2 + 10t + 1$ (m). Hauteur maximale ?

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13

Coût de production

★★☆

Le coût de fabrication de $x$ repas est $C(x) = 0{,}02x^2 - 2x + 80$ (centaines d'€). Pour quel nombre de repas est-il minimal ?

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14

Symétrie

★☆☆

Une parabole a son sommet en $x = 4$ et passe par $(1\,;\,6)$. Quel autre point a la même ordonnée ?

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15

Point sur la courbe

★☆☆

Le point $(2\,;\,5)$ appartient-il à la courbe de $f(x) = x^2 + x - 1$ ?

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16

Forme factorisée

★★☆

$f(x) = (x - 2)(x - 6)$. Pour quelles valeurs $f(x) = 0$ ? Abscisse du sommet ?

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18

Tableur

★☆☆

Quelle formule écrire en B2 pour calculer $f(x) = -x^2 + 30x$ avec $x$ en A2 ?

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19

Bénéfice

★★★

Le bénéfice d'une vente est $B(x) = -x^2 + 30x - 125$. Pour quels prix est-il positif ? (indication : $B(5) = 0$ et $B(25) = 0$)

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20

Vrai ou faux

★★☆

a) Si $a \gt 0$, la parabole admet un maximum. b) Le sommet a pour abscisse $-\dfrac{b}{2a}$. c) $x \mapsto 3x + 2$ est du second degré.

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