Ces 13 exercices corrigés couvrent le second degré de Première, du premier calcul de jusqu'à un problème type bac, avec en ouverture 8 questions d'automatismes au format de l'épreuve anticipée. Les corrigés sont rédigés comme on les attend sur une copie : chaque étape est justifiée, pas seulement le résultat.
Le cours complet est dans Second degré Première : formes, discriminant et signe. Pour vérifier un calcul, la calculatrice d'équation du second degré donne le discriminant et chaque étape. Si vous cherchez surtout des équations à résoudre, voyez aussi les 18 exercices corrigés sur l'équation du second degré.
Sommaire6 parties
Automatismes : 8 questions flash
Ces questions reprennent la partie automatismes de l'épreuve anticipée de mathématiques : sans calculatrice, une seule bonne réponse, une minute environ par question.
Question 1 : Signe d’un produit
Automatisme
Sur l'intervalle , l'expression est :
- positive
- négative
- nulle
- de signe variable
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Réponse B. On teste une valeur de l'intervalle : pour , . Entre les racines et , le trinôme a le signe contraire de , donc il est négatif.
Question 2 : Calcul du discriminant
Automatisme
Le discriminant de vaut :
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Réponse A : . La réponse 17 vient d'un signe oublié (), la réponse 9 d'un oublié.
Question 3 : Lire le sommet
Automatisme
La parabole d'équation a pour sommet :
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Réponse A. Sous la forme , le sommet est . Ici donne (et non ), et .
Question 4 : Équation produit nul
Automatisme
L'ensemble des solutions de est :
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Réponse C. Un produit est nul si l'un de ses facteurs est nul : donne , et donne . Inutile de développer.
Question 5 : Développer un carré
Automatisme
est égal à :
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Réponse B, avec : . Le double produit est le terme qu'on oublie le plus souvent.
Question 6 : Allure de la parabole
Automatisme
La courbe de est tournée vers le bas et coupe l'axe des abscisses en deux points. Alors :
- et
- et
- et
- et
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Réponse C. Tournée vers le bas signifie . Deux points d'intersection avec l'axe des abscisses signifient deux racines, donc .
Question 7 : Factoriser une différence de carrés
Automatisme
se factorise en :
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Réponse C, avec et . On peut contrôler en développant : .
Question 8 : Un trinôme sans racine
Automatisme
Pour tout réel , le trinôme est :
- strictement positif
- strictement négatif
- positif puis négatif
- nul en
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Réponse A. : pas de racine, donc le trinôme garde le signe de partout. La réponse D se vérifie vite : .
Niveau 1 : les bases du second degré
Exercice 1 : Résoudre avec le discriminant
Facile
Résoudre dans les trois équations suivantes.
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- , , . , donc deux solutions : .
- , , . , donc une seule solution : . . On reconnaissait aussi .
- , , . , donc aucune solution réelle : .
Exercice 2 : Forme canonique par complétion du carré
Facile
On considère .
- Écrire sous forme canonique en complétant le carré.
- En déduire le sommet de la parabole et le tableau de variations de .
- Factoriser à partir de la forme canonique.
Indication
est le début de .
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- On fait apparaître , qui contient , puis on retire le 16 ajouté :
- Forme avec , , : le sommet est . Comme , est décroissante sur et croissante sur , avec un minimum atteint en .
- On reconnaît avec et : Contrôle : .
Exercice 3 : Résoudre sans calculer Δ
Facile
Résoudre chaque équation par la méthode la plus courte. Le discriminant est interdit.
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- Facteur commun : , donc ou . .
- , donc ou . . Oublier la solution négative est l'erreur la plus fréquente.
- ou , donc ou . .
- On reconnaît . L'équation devient , donc . .
Dans ces quatre cas, le discriminant aurait marché, mais en trois fois plus de lignes et avec plus de risques d'erreur de signe.
Exercice 4 : Choisir la bonne forme
Facile
On admet que, pour tout réel :
- Vérifier les deux égalités en développant.
- Calculer en choisissant la forme la plus adaptée.
- Donner l'extremum de et la valeur où il est atteint.
- Résoudre , puis .
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- et .
- Avec la forme développée, se lit directement : c'est le coefficient .
- Avec la forme canonique : , donc admet un minimum , atteint en .
- Avec la forme factorisée, donne ou . Pour , on reprend la forme développée : , soit , donc ou .
Niveau 2 : choisir la bonne méthode
Exercice 5 : Racine évidente, somme et produit des racines
Moyen
- Vérifier que est racine de , puis trouver l'autre racine sans calculer .
- Trouver de tête deux nombres dont la somme vaut 7 et le produit 10. En déduire la factorisation de .
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- , donc est racine. Le produit des racines vaut , donc et . Contrôle avec la somme : . Ainsi .
- et . Les racines de sont donc 2 et 5, d'où .
Exercice 6 : Trouver l’erreur dans une inéquation
Moyen
Pour résoudre , un élève a écrit :
, donc et . Un trinôme est positif à l'extérieur de ses racines, donc .
- Vérifier le discriminant et les racines.
- Tester la valeur dans l'inéquation. Que montre ce test ?
- Identifier l'erreur de raisonnement et donner l'ensemble des solutions correct.
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- Avec , , : , et les racines et sont justes. Les calculs ne sont pas en cause.
- Pour : . Donc 0 est solution, alors qu'il n'appartient pas à l'ensemble proposé. La réponse est forcément fausse.
- La règle est « le trinôme a le signe de à l'extérieur des racines ». L'élève l'a appliquée comme si était positif. Ici : le trinôme est négatif à l'extérieur des racines et positif entre elles.
L'inégalité est large, les racines sont incluses : .
Le test d'une valeur simple, comme , prend dix secondes et détecte ce genre d'erreur à coup sûr.
Exercice 7 : Tableau de signes d’un quotient
Moyen
Résoudre dans l'inéquation .
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Valeur interdite : . Numérateur : , racines et , avec . Dénominateur : s'annule en 4 et est positif après 4.
| quotient |
Le quotient est négatif ou nul sur et sur : . Le crochet est ouvert en 4 parce que le quotient n'y existe pas.
Exercice 8 : Équation avec paramètre
Moyen
Soit un réel. On considère l'équation .
- Montrer que le discriminant de vaut .
- Selon les valeurs de , donner le nombre de solutions de .
- Pour les valeurs de où a une seule solution, la calculer.
Indication
Ici , , . Le discriminant est lui-même un trinôme en : on étudie son signe.
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- . Le trinôme a pour racine évidente et pour produit des racines , donc l'autre racine est 2 : . Ainsi .
- est un trinôme en de coefficient positif, de racines et :
- si ou , : deux solutions ;
- si ou , : une solution ;
- si , : aucune solution.
- La solution unique vaut . Pour : , solution . Pour : , solution .
Exercice 9 : Retrouver un trinôme
Moyen
Déterminer la fonction polynôme du second degré qui s'annule en et en , et telle que . Donner ensuite son sommet.
Indication
Une fonction qui s'annule en et s'écrit . Il ne reste qu'à trouver .
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s'annule en et , donc avec . La condition donne , donc :
Par symétrie, l'abscisse du sommet est la moyenne des racines : , et . Le sommet est , c'est un maximum puisque .
Niveau 3 : exercices difficiles
Exercice 10 : Changement de variable
Difficile
- Résoudre en posant .
- Résoudre sur en posant .
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- Avec , l'équation devient . est racine évidente et le produit des racines vaut 4, donc ou . On revient à : donne , et donne . .
- Pour , . L'équation devient , de racines et (somme 5, produit 6). Ces deux valeurs sont positives, donc acceptables : donne et donne . .
Si l'on avait trouvé une valeur de négative, elle aurait été rejetée : ni ni ne peuvent être négatifs.
Exercice 11 : Polynôme de degré 3 avec une racine connue
Difficile
Soit .
- Calculer .
- Déterminer les réels et tels que pour tout .
- Résoudre , puis .
Indication
Développer et identifier les coefficients avec ceux de .
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- , donc 1 est racine de .
- . Par identification avec : , , . Donc et , et la deuxième équation est vérifiée : . Ainsi .
- a pour racines et (somme 1, produit ), donc . pour .
pour .
Exercice 12 : Parabole et droite
Difficile
Dans un repère, on considère la parabole .
- Déterminer les points d'intersection de avec la droite .
- Pour quelle valeur de la droite a-t-elle un seul point commun avec ? Donner ce point.
Indication
Un point commun vérifie les deux équations : on égalise les deux expressions de . « Un seul point commun » se traduit par .
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- équivaut à . Racine évidente 1, produit 3, donc ou . Les ordonnées se calculent avec la droite, plus simple : et . Les points d'intersection sont et .
- équivaut à . Un seul point commun quand , soit . La solution double vaut , et . Le point commun est : la droite est tangente à la parabole en .
Exercice 13 : L’enclos le plus grand
Difficile
Un éleveur dispose de 40 m de grillage pour fermer un enclos rectangulaire adossé à un mur : le grillage ne couvre que trois côtés. On note la longueur, en mètres, de chacun des deux côtés perpendiculaires au mur.
- Exprimer l'aire de l'enclos en fonction de , et préciser les valeurs possibles de .
- Pour quelle valeur de l'aire est-elle maximale ? Quelle est cette aire ?
- Pour quelles valeurs de l'aire est-elle au moins égale à 150 m² ?
Indication
Le côté parallèle au mur mesure . Pour le maximum, la forme canonique ou la symétrie des racines suffit.
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- Le côté parallèle au mur mesure , donc . Les longueurs doivent être strictement positives : et , soit .
- Les racines de sont 0 et 20, et : le maximum est atteint au milieu des racines, en . . L'aire maximale est 200 m², pour un enclos de 10 m sur 20 m.
- équivaut à , soit, en divisant par (ce qui change le sens), . Les racines sont 5 et 15 (somme 20, produit 75), et ce trinôme est négatif entre ses racines. Donc , qui est bien inclus dans .
Problème type bac : le bénéfice d’une entreprise
Problème : produire combien pour gagner le plus ?
Type bac
Une entreprise fabrique et vend centaines d'objets par jour, avec . Le coût de production, en milliers d'euros, est et la recette vaut .
- Montrer que le bénéfice est . Calculer et , et interpréter.
- Écrire sous forme canonique.
- En déduire la production qui donne le bénéfice maximal, et ce bénéfice.
- Déterminer les productions pour lesquelles l'entreprise est rentable (). Donner des valeurs approchées au centième.
- Retrouver le résultat de la question 3 à l'aide de la dérivée de .
Indication
Bénéfice = recette − coût. Pour la forme canonique, factoriser par avant de compléter le carré.
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- . : avec 100 objets, l'entreprise perd 2 000 €. : avec 400 objets, elle gagne 7 000 €.
- .
- Pour tout , , donc , avec égalité pour . Le bénéfice maximal est 7 000 €, obtenu pour 400 objets par jour.
- et . Les racines sont Comme , est positif entre les racines. L'entreprise est rentable pour , soit entre 135 et 665 objets environ.
- , qui s'annule en , est positive avant et négative après. est donc croissante sur puis décroissante sur : le maximum est bien .
Pages liées
- Le cours de second degré en Première : les formes, le discriminant, le signe et la démonstration de la formule.
- Résoudre une équation du second degré pas à pas.
- Le tableau de signes d'un produit et d'un quotient.
- La calculatrice d'équation du second degré, pour vérifier vos réponses.