Résumé — Le second degré
La trajectoire d’un ballon, le profil d’une antenne parabolique, la recherche d’une aire maximale : derrière tout ça, une fonction polynôme du second degré (avec ) et sa courbe, la parabole. En première, ce chapitre passe à la vitesse supérieure : trois écritures de la même fonction, et un nouvel outil décisif — le discriminant — pour résoudre toutes les équations .
Une fonction, trois costumes
- Forme développée : on y lit , l’ordonnée à l’origine — et elle sert à calculer le discriminant.
- Forme canonique : on y lit le sommet de la parabole, donc l’extremum et les variations.
- Forme factorisée : on y lit les racines et et le signe. Elle n’existe pas toujours !
La forme factorisée : racines, signe, somme et produit
Si , la fonction s’annule exactement en et : ce sont ses racines. Et les fonctions du second degré qui s’annulent en deux réels distincts et sont exactement les avec .
- Signe : est du signe de à l’extérieur des racines, du signe contraire entre elles (un tableau de signes du produit le redémontre en deux lignes).
- Somme et produit : en développant, où et . En comparant avec : et .
Somme-produit : le radar à racines entières
Pour factoriser , cherche de tête deux nombres de somme et de produit : c’est et , donc . Autres racines « apparentes » : si , alors est racine ; si , alors est racine — et l’autre racine se récupère avec le produit .
La forme canonique
Le passage à la forme canonique s’appuie sur l’identité (méthode de complétion du carré). Exemple : .
- En général : avec et . (Le calcul dans le cas général n’est pas un attendu : en pratique, on complète le carré sur des cas simples.)
- Extremum : si , la parabole est tournée vers le haut et admet un minimum atteint en (décroissante avant, croissante après) ; si , c’est un maximum.
Le discriminant et la résolution de l’équation
Le discriminant
Δ > 0 : deux racines distinctes. Δ = 0 : une racine double égale à −b/(2a). Δ < 0 : aucune racine réelle — la parabole ne traverse pas l’axe des abscisses.
D’où sortent ces formules ? (démonstration éclair)
De la forme canonique : . L’équation équivaut donc à : impossible si (un carré n’est jamais strictement négatif), une solution si , et si , les deux racines carrées donnent exactement .
La factorisation éventuelle suit le même classement :
- : ;
- : avec ;
- : pas de factorisation en facteurs du premier degré.
Le signe du trinôme
La règle tient en une phrase : est du signe de à l’extérieur des racines, du signe contraire entre les racines. S’il n’y a pas de racine (), le trinôme garde le signe de pour tout ; si , il garde le signe de et ne s’annule qu’une fois, en . C’est l’outil qui résout toutes les inéquations du second degré.
Choisir la forme adaptée
- Équation ou inéquation (, …) : forme factorisée — ou discriminant si aucune factorisation rapide ne saute aux yeux.
- Optimisation, extremum, variations : forme canonique.
- Valeur en , calcul du discriminant : forme développée.
Avant de dégainer le discriminant, prends dix secondes : facteur commun (si ), identité remarquable, racine évidente, somme-produit. marche toujours — mais c’est souvent le chemin le plus long.
Les pièges classiques
Les signes, encore les signes
Dans , pose des parenthèses : avec , , et devient positif dès que et sont de signes contraires. Dans la factorisation, n’oublie jamais le facteur : , pas . Dans la forme canonique, : le signe moins se perd une fois sur deux. Enfin, signifie « aucune racine réelle », pas « la fonction n’existe pas » : la parabole est simplement tout entière du même côté de l’axe des abscisses.
Le cours en vidéo
- Le second degré (1re)