Bonjour !
Dans cette séquence de mathématiques, tu vas chercher à répondre à la grande question écrite en haut de la page. Elle se fait en 2 séances. Pour chaque séance : lis la consigne, étudie les documents, réponds aux questions sur ta feuille ou sur l'ENT, puis recopie l'essentiel dans ton cahier. Tu peux imprimer cette page avec le bouton « Imprimer ».
À la fin, je serai capable de :
- Reconnaître une fonction polynôme de degré 2 et ses racines sous forme factorisée
- Étudier le signe d'un polynôme de degré 2 donné sous forme factorisée
- Utiliser la dérivée pour étudier les variations et trouver un extremum
Les mots importants
Ressources de la séquence
Les notions, les repères et les pistes pour aller plus loin, utiles pour toutes les séances.
Les notions à maîtriser
- Polynôme de degré 2
- f(x) = ax² + bx + c avec a non nul ; sa courbe est une parabole tournée vers le haut si a > 0, vers le bas si a < 0.
- Racine
- Valeur de x telle que f(x) = 0 ; on la teste en remplaçant x par la valeur.
- Forme factorisée
- f(x) = a(x − x₁)(x − x₂) : les racines x₁ et x₂ se lisent directement.
- Signe
- Sous forme factorisée, f(x) est du signe de a à l'extérieur des racines et du signe contraire entre les racines.
- Nombre dérivé
- Coefficient directeur de la tangente à la courbe au point d'abscisse a, noté f'(a).
- Dérivée et variations
- (ax + b)' = a ; (x²)' = 2x ; si f' > 0, f croît ; si f' < 0, f décroît ; un changement de signe de f' signale un extremum.
Repères
| Date | Événement |
|---|---|
| vers 1636 | Fermat, méthode pour trouver maxima et minima. |
| 1684 | Leibniz publie son calcul différentiel. |
| 1687 | Newton, Principia. |
| 1797 | Lagrange, Théorie des fonctions analytiques : notation f'. |
Pour aller plus loin
- Lire · programmes de mathématiques de la voie professionnelle (éduscol).
- Explorer · calculatrice graphique GeoGebra (tracer f et sa tangente, commande Tangente).
Sources et bibliographie
- Jean Dieudonné (dir.), Abrégé d'histoire des mathématiques, Hermann, 1978.
- Denis Guedj, Le Théorème du perroquet, Seuil, 1998.
- Documentation de GeoGebra (geogebra.org), commande Tangente.
Mon parcours : je choisis mon rythme
- Pour les élèves qui ont besoin de plus de temps : énoncé découpé en petites questions, rappel de cours en marge, calculatrice ou tableur autorisés pendant l'entraînement, correction pas à pas en vidéo ou en classe virtuelle.
- Pour les élèves qui avancent vite : question d'approfondissement (démonstration, généralisation, programme Python à écrire), problème ouvert à rédiger et à présenter à l'oral.
Séance 1 · Racines et signe d'un polynôme du second degré
65 minSéance approfondie : cours développé, documents sourcés, activités exigeantes avec coups de pouce.
La question du jour
Pour quelles quantités l'atelier gagne-t-il de l'argent ?
Mon plan de travail
- 10 min → Lancement en classe virtuelle : Je suis le lancement (ou j'écoute la capsule) et je recopie la problématique.
- 12 min → Travail autonome : Je fais l'activité 1 ; j'utilise les coups de pouce seulement si je bloque.
- 18 min → Travail autonome : Je fais l'activité 2 ; j'utilise les coups de pouce seulement si je bloque.
- 15 min → Travail à rendre : Je fais l'activité 3 et je la dépose sur l'ENT (ou j'envoie une photo) dans les trois jours.
- 10 min → Mise en commun : Je corrige avec une autre couleur et je complète la trace écrite.
Le cours à lire · Polynômes de degré 2
Une fonction polynôme de degré 2 s'écrit f(x) = ax² + bx + c avec a ≠ 0 ; sa courbe est une parabole. Une racine est une valeur de x qui annule f. Quand f est donnée sous forme factorisée f(x) = a(x − x₁)(x − x₂), les racines sont x₁ et x₂ (un produit est nul si l'un de ses facteurs est nul). Signe : f(x) est du signe de a à l'extérieur des racines et du signe contraire entre les racines. On le vérifie avec un tableau de signes ou sur la courbe. Développer la forme factorisée redonne la forme ax² + bx + c.
Document 1 · Le bénéfice d'un atelier de reliure
Situation professionnelle.
Un atelier fabrique x carnets par jour (x de 0 à 60). Son bénéfice quotidien, en euros, est modélisé par B(x) = −2(x − 10)(x − 50).
Source : Situation construite pour la séance par le professeur (données fictives, choisies pour être réalistes).
Activité 1 · S'approprier
12 minSupports : Document 1
Lisez le modèle.
- B(0) ? Que représente cette valeur ?
- Racines de B ?
- Forme développée ?
Ce qui est attendu (6 pts) : Lecture et calcul
Activité 2 · Réaliser
18 minSupports : Document 1, cours
Étudiez le signe.
- Signe de a ? Conséquence ?
- Tableau de signes de 0 à 60 ?
- Vérifiez avec B(20) et B(55).
Ce qui est attendu (7 pts) : Signe
Activité 3 · Communiquer
15 minSupports : Documents et cours
Expliquez au gérant, en 6 à 8 lignes, pour quelles productions l'atelier est rentable et pourquoi produire trop fait perdre de l'argent (heures supplémentaires, invendus). Pour bien commencer : L'atelier est rentable quand… · D'après le graphique, cela correspond à… · Au‑delà, …
Ce qui est attendu (7 pts) : Argumentation · Communication
Trace écrite · document à compléter (papier ou ENT)
Complète la trace écrite avec les mots de la banque, puis recopie-la dans ton cahier.
Une racine est une valeur qui ______ le polynôme. Sous forme factorisée a(x − x₁)(x − x₂), le polynôme est du signe de a à l'_________ des racines et du signe contraire entre elles.
Séance 2 · Dérivée et variations : trouver la production optimale
65 minSéance approfondie : cours développé, documents sourcés, activités exigeantes avec coups de pouce.
La question du jour
Combien de carnets fabriquer pour gagner le plus ?
Mon plan de travail
- 10 min → Lancement en classe virtuelle : Je suis le lancement (ou j'écoute la capsule) et je recopie la problématique.
- 12 min → Travail autonome : Je fais l'activité 1 ; j'utilise les coups de pouce seulement si je bloque.
- 18 min → Travail autonome : Je fais l'activité 2 ; j'utilise les coups de pouce seulement si je bloque.
- 15 min → Travail à rendre : Je fais l'activité 3 et je la dépose sur l'ENT (ou j'envoie une photo) dans les trois jours.
- 10 min → Mise en commun : Je corrige avec une autre couleur et je complète la trace écrite.
Le cours à lire · Dérivée et extremum
Le nombre dérivé f'(a) est le coefficient directeur de la tangente à la courbe au point d'abscisse a (on l'observe dans GeoGebra comme limite des sécantes). La fonction dérivée f' associe à x le nombre dérivé en x. Formules à connaître : (ax + b)' = a ; (x²)' = 2x ; (k × f)' = k × f' ; (f + g)' = f' + g'. Théorème (admis) : si f' > 0 sur un intervalle, f y est croissante ; si f' < 0, décroissante. Si f' s'annule en changeant de signe, f admet un extremum en ce point.
Document 1 · Bénéfice et tangentes
Activité numérique GeoGebra.
Tracer B(x) = −2x² + 120x − 1000 pour x de 0 à 60. Placer un point A mobile sur la courbe, afficher la tangente en A (commande Tangente) et son coefficient directeur. Observer quand la tangente est horizontale.
Source : Activité construite pour la séance par le professeur.
Activité 1 · Analyser, raisonner
12 minSupports : Document 1
Observez dans GeoGebra.
- Coefficient directeur de la tangente en x = 20 ? en x = 40 ?
- Où la tangente est-elle horizontale ?
- Que conjecturez-vous ?
Ce qui est attendu (6 pts) : Conjecture
Activité 2 · Réaliser
18 minSupports : Document 1, cours
Démontrez par le calcul.
- B'(x) ?
- Signe de B'(x) ?
- Tableau de variations et maximum ?
Ce qui est attendu (7 pts) : Dérivée et variations
Activité 3 · Valider
15 minSupports : Documents et cours
Comparez avec les valeurs B(29) et B(31), puis rédigez une recommandation (6 à 8 lignes) au gérant en rappelant les limites du modèle. Pour bien commencer : B(29) et B(31) sont… que B(30) · Le bénéfice maximal est donc obtenu pour… · Ce modèle a des limites car…
Ce qui est attendu (7 pts) : Validation · Communication
Trace écrite · document à compléter (papier ou ENT)
Complète la trace écrite avec les mots de la banque, puis recopie-la dans ton cahier.
Le nombre dérivé f'(a) est le coefficient directeur de la ________. Si f' est positive, f est __________ ; si f' est négative, f est décroissante. Quand f' change de signe, f admet un ________.
Fiche à trous · je complète
Complète le texte avec les mots de la banque (sur papier ou dans le document de l'ENT).
Les _______ d'un polynôme sont les valeurs de x qui l'annulent.
a(x − x₁)(x − x₂) est la forme __________ d'un polynôme de degré 2.
Si f'(x) > 0 sur un intervalle, f est __________ sur cet intervalle.
Le nombre dérivé f'(a) est le coefficient directeur de la ________ au point d'abscisse a.
Ce que j'ai appris
- Reconnaître une fonction polynôme de degré 2 et ses racines sous forme factorisée
- Étudier le signe d'un polynôme de degré 2 donné sous forme factorisée
- Utiliser la dérivée pour étudier les variations et trouver un extremum