Mathématiques1ère

Résolution d'équations du second degré
Exercices corrigés

Maîtrisez la résolution d'équations du second degré : discriminant, formules, racines, factorisation grâce à ces 5 exercices détaillés.

Concepts & Exercices
\(ax^2 + bx + c = 0 \Rightarrow \Delta = b^2 - 4ac\)
Discriminant
Discriminant
\(\Delta = b^2 - 4ac\)
Clé de la résolution
Racines
\(x = \frac{-b \pm \sqrt{\Delta}}{2a}\)
Formule
Factorisation
\(a(x - x_1)(x - x_2)\)
Expression
Exercice 1
Calculer le discriminant d'une équation du second degré
Exercice 2
Résoudre une équation avec \(\Delta > 0\)
Exercice 3
Résoudre une équation avec \(\Delta = 0\)
Exercice 4
Résoudre une équation avec \(\Delta < 0\)
Exercice 5
Factoriser un trinôme du second degré
Corrigé : Exercices 1 à 3
1 Calculer le discriminant
Définition :

Discriminant : Pour une équation du second degré \(ax^2 + bx + c = 0\), le discriminant est \(\Delta = b^2 - 4ac\).

Méthode de calcul du discriminant :
  1. Identifier les coefficients \(a\), \(b\) et \(c\) dans l'équation \(ax^2 + bx + c = 0\)
  2. Appliquer la formule \(\Delta = b^2 - 4ac\)
  3. Calculer le carré de \(b\) : \(b^2\)
  4. Calculer le produit \(4ac\)
  5. Effectuer la différence \(\Delta = b^2 - 4ac\)
Équation
\(2x^2 - 5x + 3 = 0\)
Coefficients
\(a=2, b=-5, c=3\)
Étape 1 : Identifier les coefficients

Dans l'équation \(2x^2 - 5x + 3 = 0\), on a :
\(a = 2\), \(b = -5\), \(c = 3\)

Étape 2 : Appliquer la formule

\(\Delta = b^2 - 4ac\)

Étape 3 : Calculer \(b^2\)

\(b^2 = (-5)^2 = 25\)

Étape 4 : Calculer \(4ac\)

\(4ac = 4 \times 2 \times 3 = 24\)

Étape 5 : Calculer \(\Delta\)

\(\Delta = 25 - 24 = 1\)

\(\Delta = 1\)
Discriminant :

Le discriminant de l'équation \(2x^2 - 5x + 3 = 0\) est \(\Delta = 1\).

Règles appliquées :

Identification : Toujours identifier correctement les coefficients \(a\), \(b\) et \(c\)

Signe de \(b\) : Le coefficient \(b\) conserve son signe dans la formule \(\Delta = b^2 - 4ac\)

Calcul : Effectuer les calculs avec attention, notamment pour les nombres négatifs

2 Résoudre avec \(\Delta > 0\)
Définition :

Deux racines réelles : Si \(\Delta > 0\), l'équation admet deux solutions réelles distinctes : \(x_1 = \frac{-b - \sqrt{\Delta}}{2a}\) et \(x_2 = \frac{-b + \sqrt{\Delta}}{2a}\).

Équation
\(x^2 - 4x + 3 = 0\)
Discriminant
\(\Delta = 4\)
Racines
\(x_1 = 1, x_2 = 3\)
Étape 1 : Identifier les coefficients

Dans \(x^2 - 4x + 3 = 0\), on a :
\(a = 1\), \(b = -4\), \(c = 3\)

Étape 2 : Calculer le discriminant

\(\Delta = b^2 - 4ac = (-4)^2 - 4(1)(3) = 16 - 12 = 4\)

Étape 3 : Vérifier le signe de \(\Delta\)

\(\Delta = 4 > 0\), donc l'équation admet deux solutions réelles distinctes.

Étape 4 : Appliquer la formule

\(x_1 = \frac{-b - \sqrt{\Delta}}{2a} = \frac{-(-4) - \sqrt{4}}{2(1)} = \frac{4 - 2}{2} = \frac{2}{2} = 1\)

\(x_2 = \frac{-b + \sqrt{\Delta}}{2a} = \frac{-(-4) + \sqrt{4}}{2(1)} = \frac{4 + 2}{2} = \frac{6}{2} = 3\)

\(S = \{1, 3\}\)
Solutions de l'équation :

Les solutions de l'équation sont \(x_1 = 1\) et \(x_2 = 3\).

Règles appliquées :

Signe de \(\Delta\) : Si \(\Delta > 0\), deux solutions réelles distinctes

Formules : \(x_1 = \frac{-b - \sqrt{\Delta}}{2a}\) et \(x_2 = \frac{-b + \sqrt{\Delta}}{2a}\)

Vérification : Toujours substituer les solutions dans l'équation initiale

3 Résoudre avec \(\Delta = 0\)
Définition :

Une racine réelle double : Si \(\Delta = 0\), l'équation admet une solution réelle double : \(x_0 = \frac{-b}{2a}\).

Équation
\(x^2 - 6x + 9 = 0\)
Discriminant
\(\Delta = 0\)
Racine
\(x_0 = 3\)
Étape 1 : Identifier les coefficients

Dans \(x^2 - 6x + 9 = 0\), on a :
\(a = 1\), \(b = -6\), \(c = 9\)

Étape 2 : Calculer le discriminant

\(\Delta = b^2 - 4ac = (-6)^2 - 4(1)(9) = 36 - 36 = 0\)

Étape 3 : Vérifier le signe de \(\Delta\)

\(\Delta = 0\), donc l'équation admet une solution réelle double.

Étape 4 : Appliquer la formule

\(x_0 = \frac{-b}{2a} = \frac{-(-6)}{2(1)} = \frac{6}{2} = 3\)

Étape 5 : Vérification

Substituons \(x = 3\) dans l'équation :
\(3^2 - 6(3) + 9 = 9 - 18 + 9 = 0\) ✓

\(S = \{3\}\)
Solution de l'équation :

L'équation admet une solution double : \(x = 3\).

Règles appliquées :

Signe de \(\Delta\) : Si \(\Delta = 0\), une solution réelle double

Formule : \(x_0 = \frac{-b}{2a}\)

Factorisation : L'équation se factorise sous la forme \(a(x - x_0)^2\)

Corrigé : Exercices 4 à 5
4 Résoudre avec \(\Delta < 0\)
Définition :

Aucune racine réelle : Si \(\Delta < 0\), l'équation n'admet aucune solution réelle.

Équation
\(x^2 + 2x + 5 = 0\)
Discriminant
\(\Delta = -16\)
Solution
Aucune
Étape 1 : Identifier les coefficients

Dans \(x^2 + 2x + 5 = 0\), on a :
\(a = 1\), \(b = 2\), \(c = 5\)

Étape 2 : Calculer le discriminant

\(\Delta = b^2 - 4ac = (2)^2 - 4(1)(5) = 4 - 20 = -16\)

Étape 3 : Vérifier le signe de \(\Delta\)

\(\Delta = -16 < 0\), donc l'équation n'admet aucune solution réelle.

Étape 4 : Interprétation

On ne peut pas extraire la racine carrée d'un nombre négatif dans \(\mathbb{R}\).

Étape 5 : Conclusion

L'équation n'admet aucune solution réelle.

\(S = \emptyset\)
Solution de l'équation :

L'équation n'admet aucune solution réelle.

Règles appliquées :

Signe de \(\Delta\) : Si \(\Delta < 0\), aucune solution réelle

Ensemble des solutions : \(S = \emptyset\) (ensemble vide)

Interprétation : La parabole ne coupe pas l'axe des abscisses

5 Factoriser un trinôme
Définition :

Factorisation : Si le discriminant est positif ou nul, le trinôme \(ax^2 + bx + c\) peut être factorisé.

Trinôme
\(2x^2 - 4x + 2\)
Discriminant
\(\Delta = 0\)
Factorisation
\(2(x - 1)^2\)
Étape 1 : Identifier les coefficients

Dans \(2x^2 - 4x + 2\), on a :
\(a = 2\), \(b = -4\), \(c = 2\)

Étape 2 : Calculer le discriminant

\(\Delta = b^2 - 4ac = (-4)^2 - 4(2)(2) = 16 - 16 = 0\)

Étape 3 : Trouver la racine double

\(x_0 = \frac{-b}{2a} = \frac{-(-4)}{2(2)} = \frac{4}{4} = 1\)

Étape 4 : Écrire la factorisation

Quand \(\Delta = 0\), le trinôme se factorise sous la forme \(a(x - x_0)^2\).
Donc : \(2x^2 - 4x + 2 = 2(x - 1)^2\)

Étape 5 : Vérification

Développons : \(2(x - 1)^2 = 2(x^2 - 2x + 1) = 2x^2 - 4x + 2\) ✓

\(2x^2 - 4x + 2 = 2(x - 1)^2\)
Factorisation du trinôme :

Le trinôme se factorise en \(2x^2 - 4x + 2 = 2(x - 1)^2\).

Règles appliquées :

\(\Delta > 0\) : \(ax^2 + bx + c = a(x - x_1)(x - x_2)\)

\(\Delta = 0\) : \(ax^2 + bx + c = a(x - x_0)^2\)

\(\Delta < 0\) : Le trinôme ne se factorise pas dans \(\mathbb{R}\)

Cours bien détaillé
\(ax^2 + bx + c = 0 \Rightarrow \Delta = b^2 - 4ac\)
Discriminant
🎯
Discriminant : \(\Delta = b^2 - 4ac\) détermine le nombre de solutions.
📋
Deux solutions : Si \(\Delta > 0\), \(x_1 = \frac{-b - \sqrt{\Delta}}{2a}\) et \(x_2 = \frac{-b + \sqrt{\Delta}}{2a}\).
🔍
Une solution : Si \(\Delta = 0\), \(x_0 = \frac{-b}{2a}\) (racine double).
📊
Aucune solution : Si \(\Delta < 0\), l'équation n'a pas de solution réelle.
Factorisation : Selon le signe de \(\Delta\), on peut factoriser le trinôme.
💡
Conseil : Toujours identifier \(a\), \(b\) et \(c\) avec leurs signes avant de calculer \(\Delta\).
🔍
Attention : Ne pas oublier de diviser par \(2a\) dans la formule des solutions.
Astuce : Vérifier les solutions en les remplaçant dans l'équation initiale.
📋
Méthode : Toujours commencer par calculer le discriminant.
Vérification : La somme des racines vaut \(-\frac{b}{a}\) et leur produit vaut \(\frac{c}{a}\).
📚
Documentation : Le discriminant est un outil fondamental en algèbre.
Méthodes de résolution :
  • Calcul de \(\Delta\) : \(\Delta = b^2 - 4ac\)
  • Étude du signe de \(\Delta\) : Détermine le nombre de solutions
  • Application des formules : Selon le signe de \(\Delta\)
  • Factorisation : Selon le signe de \(\Delta\)
  • Vérification : Remplacer les solutions dans l'équation
Règles importantes :
  • Le discriminant \(\Delta = b^2 - 4ac\) détermine le nombre de solutions réelles
  • Si \(\Delta > 0\), il y a deux solutions réelles distinctes
  • Si \(\Delta = 0\), il y a une solution réelle double
  • Si \(\Delta < 0\), il n'y a aucune solution réelle
  • Le trinôme peut être factorisé selon le signe de \(\Delta\)
\(ax^2 + bx + c = a(x - x_1)(x - x_2)\) si \(\Delta > 0\)
Factorisation
Signe de \(\Delta\)
\(\Delta > 0\) → 2 solutions
\(\Delta = 0\) → 1 solution
\(\Delta < 0\) → 0 solution
Relations racines
\(x_1 + x_2 = -\frac{b}{a}\)
\(x_1 \cdot x_2 = \frac{c}{a}\)
Propriétés
Factorisation
\(a(x-x_1)(x-x_2)\) → \(\Delta > 0\)
\(a(x-x_0)^2\) → \(\Delta = 0\)
Formes
Résolution d’équations du second degré Le second degré