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Leçon 2

Forme factorisée et racines

Vidéo 2 : Forme factorisée et racines · 4 min 22 s · sous-titres en français

Le cours écrit

2.1 Fonction polynôme du second degré

Une fonction polynôme du second degré est une fonction définie sur R\mathbb{R} par f(x)=ax2+bx+c,f(x) = ax^2 + bx + c, où aa, bb et cc sont des réels et a≠0a \neq 0. Cette écriture s'appelle la forme développée. La courbe de ff est une parabole, tournée vers le haut si a>0a > 0 et vers le bas si a<0a < 0.

Exemple 4. 2x2−3x+12x^2 - 3x + 1 et −x2+4-x^2 + 4 (ici b=0b = 0) sont du second degré. 5x+15x + 1 ne l'est pas, car le coefficient de x2x^2 est nul.

2.2 Forme factorisée

La fonction définie par f(x)=2(x−1)(x−3)f(x) = 2(x - 1)(x - 3) est du second degré : en développant, on obtient f(x)=2x2−8x+6f(x) = 2x^2 - 8x + 6. On dit qu'elle est donnée sous forme factorisée : f(x)=a(x−x1)(x−x2).f(x) = a(x - x_1)(x - x_2).

2.3 Racines

Une racine de ff est un nombre qui annule ff : c'est une solution de l'équation f(x)=0f(x) = 0. Sur le graphique, les racines sont les abscisses des points où la courbe coupe l'axe des abscisses.

Automatisme (équation produit nul). Un produit est nul si et seulement si l'un de ses facteurs est nul.

Si f(x)=a(x−x1)(x−x2)f(x) = a(x - x_1)(x - x_2) avec a≠0a \neq 0, les racines de ff sont x1x_1 et x2x_2.

Exemple 5.

  • f(x)=2(x−1)(x−3)f(x) = 2(x - 1)(x - 3) : racines 11 et 33.
  • (2x+1)(x−3)=0(2x + 1)(x - 3) = 0 équivaut à 2x+1=02x + 1 = 0 ou x−3=0x - 3 = 0 : racines −12-\dfrac12 et 33.
  • x(x+4)x(x + 4) : racines 00 et −4-4.
  • −3(x+1)(x−5)-3(x + 1)(x - 5) : racines −1-1 et 55. Attention au signe : dans x+1x + 1, la racine est −1-1.

2.4 Toutes les fonctions qui s'annulent en deux nombres donnés

Propriété. Soient x1x_1 et x2x_2 deux réels distincts. Les fonctions polynômes du second degré qui s'annulent en x1x_1 et en x2x_2 sont exactement les fonctions x↦a(x−x1)(x−x2),avec a≠0.x \mapsto a(x - x_1)(x - x_2), \quad \text{avec } a \neq 0.

Pourquoi ? Ces fonctions conviennent, on vient de le voir. Inversement, soit ff une fonction du second degré, de coefficient aa devant x2x^2, qui s'annule en x1x_1 et en x2x_2. Posons g(x)=f(x)−a(x−x1)(x−x2)g(x) = f(x) - a(x - x_1)(x - x_2). Les termes en x2x^2 se simplifient : gg est une fonction affine (ou constante), et elle s'annule en deux nombres distincts. Sa courbe est une droite qui coupe l'axe des abscisses en deux points : c'est l'axe lui-même. Donc gg est la fonction nulle, et f(x)=a(x−x1)(x−x2)f(x) = a(x - x_1)(x - x_2).

Les fonctions qui s'annulent en x1x_1 et x2x_2 dépendent donc d'un paramètre aa. Il suffit d'une information de plus pour le trouver.

Exemple 6. Cherchons la fonction du second degré qui s'annule en −1-1 et en 33 et qui vaut −6-6 en 00. On a f(x)=a(x+1)(x−3)f(x) = a(x + 1)(x - 3), et f(0)=a×1×(−3)=−3af(0) = a \times 1 \times (-3) = -3a. L'équation −3a=−6-3a = -6 donne a=2a = 2. Donc f(x)=2(x+1)(x−3)f(x) = 2(x + 1)(x - 3).

Exemple 7 (une passerelle). L'arc d'une passerelle a la forme d'une parabole. Ses pieds sont distants de 88 mètres et sa hauteur au milieu est de 66 mètres. On place l'origine sur un pied : la hauteur hh, en mètres, s'annule en 00 et en 88, donc h(x)=a x(x−8)h(x) = a\,x(x - 8). Au milieu, h(4)=a×4×(−4)=−16a=6h(4) = a \times 4 \times (-4) = -16a = 6, d'où a=−38a = -\dfrac38.

Ainsi h(x)=−38 x(x−8)h(x) = -\dfrac38\,x(x - 8). À 22 mètres du pied, h(2)=−38×2×(−6)=368=4,5h(2) = -\dfrac38 \times 2 \times (-6) = \dfrac{36}{8} = 4{,}5 mètres.

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Exercices 3 et 4

  • Exercice 3 : racines et formes factorisées
  • Exercice 4 : le portail d'une grange

Exercices du chapitre (PDF, 139 Ko)

Corrigés

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Corrigés du chapitre (PDF, 147 Ko)

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