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Leçon 5

Second degré et dérivation

Vidéo 5 : Second degré et dérivation · 4 min 01 s · sous-titres en français

Le cours écrit

5.1 Variations et extrémum

Soit f(x)=ax2+bx+cf(x) = ax^2 + bx + c, avec a≠0a \neq 0. La fonction ff est dérivable sur R\mathbb{R}, et f′(x)=2ax+b.f'(x) = 2ax + b. C'est une fonction affine, qui s'annule en −b2a-\dfrac{b}{2a}.

Si a>0a > 0 : f′f' est négative, puis positive. La fonction ff est décroissante, puis croissante.

xx −∞-\infty −b2a-\dfrac{b}{2a} +∞+\infty
f′(x)f'(x) −- 00 ++
ff ↘\searrow minimum ↗\nearrow

Si a<0a < 0 : f′f' est positive, puis négative. La fonction ff est croissante, puis décroissante.

xx −∞-\infty −b2a-\dfrac{b}{2a} +∞+\infty
f′(x)f'(x) ++ 00 −-
ff ↗\nearrow maximum ↘\searrow

Dans les deux cas, l'extrémum vaut f ⁣(−b2a)f\!\left(-\dfrac{b}{2a}\right).

Allure. La courbe est une parabole, tournée vers le haut si a>0a > 0, et vers le bas si a<0a < 0. Le signe du coefficient de x2x^2 donne donc l'allure de la courbe.

Exemple 21. Soit f(x)=2x2−8x+3f(x) = 2x^2 - 8x + 3. Alors f′(x)=4x−8f'(x) = 4x - 8, nulle en 22. Comme a=2>0a = 2 > 0, ff admet un minimum, égal à f(2)=8−16+3=−5f(2) = 8 - 16 + 3 = -5.

Exemple 22. Soit g(x)=−x2+6x−5g(x) = -x^2 + 6x - 5. Alors g′(x)=−2x+6g'(x) = -2x + 6, nulle en 33. Comme a=−1<0a = -1 < 0, gg admet un maximum, égal à g(3)=−9+18−5=4g(3) = -9 + 18 - 5 = 4.

5.2 Le lien avec la forme canonique

Au chapitre 1, on a écrit f(x)=a(x−α)2+βf(x) = a(x - \alpha)^2 + \beta, et on a lu l'extrémum β\beta, atteint en α\alpha. Pour la fonction de l'exemple 21, f(x)=2(x−2)2−5f(x) = 2(x - 2)^2 - 5 : on lit α=2\alpha = 2 et β=−5\beta = -5.

La dérivée donne les mêmes nombres : α=−b2aetβ=f(α).\alpha = -\frac{b}{2a} \quad \text{et} \quad \beta = f(\alpha).

Si la forme canonique est donnée, on lit. Sinon, la dérivée est souvent plus rapide.

5.3 En contexte

Exemple 23 (un ballon de rugby). La hauteur d'un ballon, en mètres, est modélisée par h(x)=−0,02x2+0,8xh(x) = -0{,}02x^2 + 0{,}8x, où xx est la distance parcourue au sol, en mètres, avec 0≤x≤400 \leq x \leq 40. Alors h′(x)=−0,04x+0,8h'(x) = -0{,}04x + 0{,}8, nulle pour x=20x = 20. Comme a<0a < 0, c'est un maximum, et h(20)=−8+16=8h(20) = -8 + 16 = 8. Le ballon monte à 88 mètres de hauteur, à 2020 mètres du joueur. Il retombe à 4040 mètres, car h(40)=0h(40) = 0.

Lire le cours complet du chapitre

Exercices 9 et 10

  • Exercice 9 : extrémums du second degré
  • Exercice 10 : un lancer de poids

Exercices du chapitre (PDF, 163 Ko)

Corrigés

Cherche d'abord les exercices sur ta feuille, puis compare avec le corrigé détaillé.

Corrigés du chapitre (PDF, 152 Ko)

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