Second degré (partie 2) : introduction et utilisation de la notion du discriminant

Factoriser dans R\mathbb{R}, à l’aide du discriminant Δ\Delta, une équation du second degré - Exercice 1

25 min
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A l'aide du discriminant Δ\Delta , factoriser dans R\mathbb{R} les fonctions trinômes suivantes :
Question 1

f(x)=x27x+6f\left(x\right)=x^{2} -7x+6

Correction
Forme factorisée d'un trinôme du second degré.
  • Si Δ>0\Delta >0 et que nous connaissons les racines x1x{}_{1} et x2x{}_{2} , alors la factorisation est de la forme a(xx1)(xx2)a\left(x-x_{1} \right)\left(x-x_{2} \right).
  • Si Δ=0\Delta =0 et que nous connaissons la racine x0x{}_{0} , alors la factorisation est de la forme a(xx0)2a\left(x-x_{0} \right)^{2} .
  • Si Δ<0\Delta <0, on ne peut pas factoriser la fonction ff dans R\mathbb{R}.
1ère étape : On définit les valeurs aa, bb et cc.
  • a=a= nombre devant x2x^{2} d'où a=1a=1
  • b=b= nombre devant xx d'où b=7b=-7
  • c=c= nombre seul d'où c=6c=6
2ème étape : Calcul du discriminant Δ=b24ac\Delta =b^{2} -4ac
Ainsi :
Δ=(7)24×1×6\Delta =\left(-7\right)^{2} -4\times 1\times 6
Δ=4924=25\Delta =49-24=25
Donc
Δ>0\Delta >0

3ème étape : Calcul des racines suivant le signe du discriminant Δ\Delta .
Comme Δ>0\Delta >0 alors la fonction ff admet deux racines réelles distinctes notées x1x{}_{1} et x2x{}_{2} telles que :
x1=bΔ2ax{}_{1} =\frac{-b-\sqrt{\Delta } }{2a} ainsi x1=(7)252×1x{}_{1} =\frac{-\left(-7\right)-\sqrt{25} }{2\times 1} d'où x1=1x{}_{1} =1
x2=b+Δ2ax{}_{2} =\frac{-b+\sqrt{\Delta } }{2a} ainsi x2=(7)+252×1x{}_{2} =\frac{-\left(-7\right)+\sqrt{25} }{2\times 1} d'où x2=6x{}_{2} =6
4ème étape : La factorisation du trinôme du second degré.
Comme Δ>0\Delta >0 et que nous connaissons les racines x1x{}_{1} et x2x{}_{2} , alors la factorisation est de la forme a(xx1)(xx2)a\left(x-x_{1} \right)\left(x-x_{2} \right).
Il en résulte que :
f(x)=x27x+6=1×(x1)×(x6)f\left(x\right)=x^{2} -7x+6=1\times \left(x-1\right)\times \left(x-6\right)
Ainsi, la forme factorisée de ff est :
f(x)=(x1)(x6)f\left(x\right)=\left(x-1\right)\left(x-6\right)
Question 2

f(x)=2x2+6x8f\left(x\right)=2x^{2} +6x-8

Correction
Forme factorisée d'un trinôme du second degré.
  • Si Δ>0\Delta >0 et que nous connaissons les racines x1x{}_{1} et x2x{}_{2} , alors la factorisation est de la forme a(xx1)(xx2)a\left(x-x_{1} \right)\left(x-x_{2} \right).
  • Si Δ=0\Delta =0 et que nous connaissons la racine x0x{}_{0} , alors la factorisation est de la forme a(xx0)2a\left(x-x_{0} \right)^{2} .
  • Si Δ<0\Delta <0, on ne peut pas factoriser la fonction ff dans R\mathbb{R}.
1ère étape : On définit les valeurs aa, bb et cc.
  • a=a= nombre devant x2x^{2} d'où a=2a=2
  • b=b= nombre devant xx d'où b=6b=6
  • c=c= nombre seul d'où c=8c=-8

2ème étape : Calcul du discriminant Δ=b24ac\Delta =b^{2} -4ac
Ainsi :
Δ=624×2×(8)\Delta =6^{2} -4\times 2\times \left(-8\right)
Δ=36+64=100\Delta =36+64=100
Donc
Δ>0\Delta >0

3ème étape : Calcul des racines suivant le signe du discriminant Δ\Delta .
Comme Δ>0\Delta >0 alors la fonction ff admet deux racines réelles distinctes notées x1x{}_{1} et x2x{}_{2} telles que :
x1=bΔ2ax{}_{1} =\frac{-b-\sqrt{\Delta } }{2a} ainsi x1=61002×2x{}_{1} =\frac{-6-\sqrt{100} }{2\times 2} d'où x1=4x{}_{1} =-4
x2=b+Δ2ax{}_{2} =\frac{-b+\sqrt{\Delta } }{2a} ainsi x2=6+1002×2x{}_{2} =\frac{-6+\sqrt{100} }{2\times 2} d'où x2=1x{}_{2} =1
4ème étape : La factorisation du trinôme du second degré.
Comme Δ>0\Delta >0 et que nous connaissons les racines x1x{}_{1} et x2x{}_{2} , alors la factorisation est de la forme a(xx1)(xx2)a\left(x-x_{1} \right)\left(x-x_{2} \right).
Il en résulte que :
f(x)=2x2+6x8=2(x(4))(x1)f\left(x\right)=2x^{2} +6x-8=2\left(x-\left(-4\right)\right)\left(x-1\right)
Ainsi, la forme factorisée de ff est :
f(x)=2(x+4)(x1)f\left(x\right)=2\left(x+4\right)\left(x-1\right)
Question 3

f(x)=x2+4x4f\left(x\right)=-x^{2} +4x-4

Correction
Forme factorisée d'un trinôme du second degré.
  • Si Δ>0\Delta >0 et que nous connaissons les racines x1x{}_{1} et x2x{}_{2} , alors la factorisation est de la forme a(xx1)(xx2)a\left(x-x_{1} \right)\left(x-x_{2} \right).
  • Si Δ=0\Delta =0 et que nous connaissons la racine x0x{}_{0} , alors la factorisation est de la forme a(xx0)2a\left(x-x_{0} \right)^{2} .
  • Si Δ<0\Delta <0, on ne peut pas factoriser la fonction ff dans R\mathbb{R}.
1ère étape : On définit les valeurs aa, bb et cc.
  • a=a= nombre devant x2x^{2} d'où a=1a=-1
  • b=b= nombre devant xx d'où b=4b=4
  • c=c=n ombre seul d'où c=4c=-4

2ème étape : Calcul du discriminant Δ=b24ac\Delta =b^{2} -4ac
Ainsi :
Δ=424×(1)×(4)\Delta =4^{2} -4\times \left(-1\right)\times \left(-4\right)
Δ=1616=0\Delta =16-16=0
Donc
Δ=0\Delta =0

3ème étape : Calcul des racines suivant le signe du discriminant Δ\Delta .
Comme Δ=0\Delta =0 alors la fonction ff admet une racine double réelle notée x0x{}_{0} telle que :
x0=b2ax{}_{0} =\frac{-b}{2a} ainsi x0=42×(1)x{}_{0} =\frac{-4}{2\times \left(-1\right)} d'où x0=2x{}_{0} =2
4ème étape : La factorisation du trinôme du second degré.
Comme Δ=0\Delta =0 et que nous connaissons la racine x0x{}_{0} , alors la factorisation est de la forme a(xx0)2a\left(x-x_{0} \right)^{2} .
Il en résulte que :
f(x)=x2+4x4=(x2)2f\left(x\right)=-x^{2} +4x-4=-\left(x-2\right)^{2}
Ainsi, la forme factorisée de ff est :
f(x)=(x2)2f\left(x\right)=-\left(x-2\right)^{2}
Question 4

f(x)=2x2x+8f\left(x\right)=2x^{2} -x+8

Correction
Forme factorisée d'un trinôme du second degré.
  • Si Δ>0\Delta >0 et que nous connaissons les racines x1x{}_{1} et x2x{}_{2} , alors la factorisation est de la forme a(xx1)(xx2)a\left(x-x_{1} \right)\left(x-x_{2} \right).
  • Si Δ=0\Delta =0 et que nous connaissons la racine x0x{}_{0} , alors la factorisation est de la forme a(xx0)2a\left(x-x_{0} \right)^{2} .
  • Si Δ<0\Delta <0, on ne peut pas factoriser la fonction ff dans R\mathbb{R}.
1ère étape : On définit les valeurs aa, bb et cc.
  • a=a= nombre devant x2x^{2} d'où a=2a=2
  • b=b= nombre devant xx d'où b=1b=-1
  • c=c= nombre seul d'où c=8c=8
2ème étape : Calcul du discriminant Δ=b24ac\Delta =b^{2} -4ac
Ainsi :
Δ=(1)24×2×8\Delta =\left(-1\right)^{2} -4\times 2\times 8
Δ=164=63\Delta =1-64=-63
Donc
Δ<0\Delta <0

3ème étape : Calcul des racines suivant le signe du discriminant Δ\Delta .
Comme Δ<0\Delta <0 alors la fonction ff n'admet pas de racines réelles.
Autrement dit, il n'y a pas de solution à l'équation 2x2+3x+10=02x^{2} +3x+10=0 car Δ<0\Delta <0.
4ème étape : La factorisation du trinôme du second degré.
Comme Δ<0\Delta <0, on ne peut pas factoriser la fonction ff dans R\mathbb{R}.
Question 5

f(x)=3x2+6x3f\left(x\right)=-3x^{2} +6x-3

Correction
Forme factorisée d'un trinôme du second degré.
  • Si Δ>0\Delta >0 et que nous connaissons les racines x1x{}_{1} et x2x{}_{2} , alors la factorisation est de la forme a(xx1)(xx2)a\left(x-x_{1} \right)\left(x-x_{2} \right).
  • Si Δ=0\Delta =0 et que nous connaissons la racine x0x{}_{0} , alors la factorisation est de la forme a(xx0)2a\left(x-x_{0} \right)^{2} .
  • Si Δ<0\Delta <0, on ne peut pas factoriser la fonction ff dans R\mathbb{R}.
1ère étape : On définit les valeurs aa, bb et cc.
  • a=a= nombre devant x2x^{2} d'où a=3a=-3
  • b=b= nombre devant xx d'où b=6b=6
  • c=c=n ombre seul d'où c=3c=-3
2ème étape : Calcul du discriminant Δ=b24ac\Delta =b^{2} -4ac
Ainsi :
Δ=624×(3)×(3)\Delta =6^{2} -4\times \left(-3\right)\times \left(-3\right)
Δ=3636=0\Delta =36-36=0
Donc
Δ=0\Delta =0

3ème étape : Calcul des racines suivant le signe du discriminant Δ\Delta .
Comme Δ=0\Delta =0 alors la fonction ff admet une racine double réelle notée x0x{}_{0} telle que :
x0=b2ax{}_{0} =\frac{-b}{2a} ainsi x0=62×(3)x{}_{0} =\frac{-6}{2\times \left(-3\right)} d'où x0=1x{}_{0} =1
4ème étape : La factorisation du trinôme du second degré.
Comme Δ=0\Delta =0 et que nous connaissons la racine x0x{}_{0} , alors la factorisation est de la forme a(xx0)2a\left(x-x_{0} \right)^{2} .
Il en résulte que :
f(x)=3x2+6x3=3(x1)2f\left(x\right)=-3x^{2} +6x-3=-3\left(x-1\right)^{2}
Ainsi, la forme factorisée de ff est :
f(x)=3(x1)2f\left(x\right)=-3\left(x-1\right)^{2}
Question 6

f(x)=4x2+12x8f\left(x\right)=-4x^{2} +12x-8

Correction
Forme factorisée d'un trinôme du second degré.
  • Si Δ>0\Delta >0 et que nous connaissons les racines x1x{}_{1} et x2x{}_{2} , alors la factorisation est de la forme a(xx1)(xx2)a\left(x-x_{1} \right)\left(x-x_{2} \right).
  • Si Δ=0\Delta =0 et que nous connaissons la racine x0x{}_{0} , alors la factorisation est de la forme a(xx0)2a\left(x-x_{0} \right)^{2} .
  • Si Δ<0\Delta <0, on ne peut pas factoriser la fonction ff dans R\mathbb{R}.
1ère étape : On définit les valeurs aa, bb et cc.
  • a=a= nombre devant x2x^{2} d'où a=4a=-4
  • b=b= nombre devant xx d'où b=12b=12
  • c=c= nombre seul d'où c=8c=-8
2ème étape : Calcul du discriminant Δ=b24ac\Delta =b^{2} -4ac
Ainsi :
Δ=1224×(4)×(8)\Delta =12^{2} -4\times \left(-4\right)\times \left(-8\right)
Δ=144128=16\Delta =144-128=16
Donc
Δ>0\Delta >0

3ème étape : Calcul des racines suivant le signe du discriminant Δ\Delta .
Comme Δ>0\Delta >0 alors la fonction ff admet deux racines réelles distinctes notées x1x{}_{1} et x2x{}_{2} telles que :
x1=bΔ2ax{}_{1} =\frac{-b-\sqrt{\Delta } }{2a} ainsi x1=12162×(4)x{}_{1} =\frac{-12-\sqrt{16} }{2\times \left(-4\right)} d'où x1=2x{}_{1} =2
x2=b+Δ2ax{}_{2} =\frac{-b+\sqrt{\Delta } }{2a} ainsi x2=12+162×(4)x{}_{2} =\frac{-12+\sqrt{16} }{2\times \left(-4\right)} d'où x2=1x{}_{2} =1
4ème étape : La factorisation du trinôme du second degré.
Comme Δ>0\Delta >0 et que nous connaissons les racines x1x{}_{1} et x2x{}_{2} , alors la factorisation est de la forme a(xx1)(xx2)a\left(x-x_{1} \right)\left(x-x_{2} \right).
Il en résulte que :
f(x)=4x2+12x+8=4(x2)(x1)f\left(x\right)=-4x^{2} +12x+8=-4\left(x-2\right)\left(x-1\right)
Ainsi, la forme factorisée de ff est :
f(x)=4(x2)(x1)f\left(x\right)=-4\left(x-2\right)\left(x-1\right)