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 :
- Construire la parabole de la fonction carré et donner son tableau de variations
- Déduire l'allure de x ↦ kx² et de x ↦ f(x) + k
- Résoudre graphiquement ou algébriquement f(x) = c pour une fonction x ↦ kx²
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
- Fonction carré
- f(x) = x², définie sur ℝ, toujours positive ou nulle.
- Parabole
- Courbe de la fonction carré, symétrique par rapport à l'axe des ordonnées, de sommet O(0 ; 0).
- Variations
- Décroissante sur ]−∞ ; 0], croissante sur [0 ; +∞[ ; minimum 0 en x = 0.
- Fonction kx²
- Si k > 0, même allure que x² (plus « fermée » si k > 1) ; si k < 0, parabole tournée vers le bas.
- Fonction f(x) + k
- Sa courbe se déduit de celle de f par une translation verticale de k.
- Équation kx² = c
- Si c/k > 0, deux solutions √(c/k) et −√(c/k) ; dans un contexte, on garde la solution positive.
Repères
| Date | Événement |
|---|---|
| vers 200 av. J.‑C. | Apollonius étudie la parabole comme section d'un cône. |
| 1638 | Galilée montre que la distance de chute est proportionnelle au carré du temps. |
| 1687 | Newton explique ces lois par la gravitation. |
| 1921 | Le premier code de la route français moderne est publié. |
Pour aller plus loin
Sources et bibliographie
- Ian Stewart, 17 Equations That Changed the World, Profile Books, 2012.
- Hervé Lehning, Toutes les mathématiques du monde, Flammarion, 2017.
- Stella Baruk, Dictionnaire de mathématiques élémentaires, Seuil, 1992.
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 · La fonction carré
65 minSéance approfondie : cours développé, documents sourcés, activités exigeantes avec coups de pouce.
La question du jour
À quoi ressemble la courbe de x² ?
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 · Fonction carré
La fonction carré f(x) = x² est définie pour tout réel x ; x² est toujours positif ou nul, et (−x)² = x². Sa courbe est une parabole de sommet O, symétrique par rapport à l'axe des ordonnées. Elle est décroissante sur ]−∞ ; 0] et croissante sur [0 ; +∞[ ; son minimum est 0, atteint en 0. Pour la tracer, on fait un tableau de valeurs puis on relie les points par une courbe (pas des segments). L'équation x² = c a deux solutions √c et −√c si c > 0, une seule (0) si c = 0, aucune si c < 0.
Document 1 · Le carrelage
Situation-problème.
Un carreleur vend des dalles carrées. Le prix d'une dalle est proportionnel à sa surface. Il veut afficher la surface d'une dalle en fonction de la longueur x de son côté (en dm), pour x entre 0 et 6.
Source : Situation construite pour la séance par le professeur (données fictives, choisies pour être réalistes).
Activité 1 · S'approprier
12 minSupports : Document 1
Calculez.
- Surface pour x = 1, 2, 3, 4, 5, 6 ?
- La surface est‑elle proportionnelle au côté ?
- Quelle fonction modélise la surface ?
Ce qui est attendu (6 pts) : S'approprier, réaliser
Activité 2 · Réaliser
18 minSupports : Cours
Étudiez la fonction carré sur [−4 ; 4].
- Tableau de valeurs pour x = −4, −2, −1, 0, 1, 2, 4.
- Tableau de variations ?
- Résolvez x² = 20 ; quel côté pour une dalle de 20 dm² ?
Ce qui est attendu (7 pts) : Analyser, raisonner, réaliser
Activité 3 · Communiquer
15 minSupports : Documents et cours
Rédigez une explication pour l'affichage du carreleur (6 lignes) : pourquoi une dalle de côté double coûte‑t‑elle 4 fois plus cher ? Pour bien commencer : La surface d'une dalle est… · Si le côté double, … · Le prix étant proportionnel à la surface, …
Ce qui est attendu (7 pts) : Valider · Communiquer
Trace écrite · document à compléter (papier ou ENT)
Complète la trace écrite avec les mots de la banque, puis recopie-la dans ton cahier.
La courbe de la fonction carré est une ________. Le carré d'un nombre est toujours _______ ou nul. La fonction carré a pour minimum ______. L'équation x² = 25 a pour solutions 5 et ______.
Séance 2 · Les fonctions kx² et f(x) + k
65 minSéance approfondie : cours développé, documents sourcés, activités exigeantes avec coups de pouce.
La question du jour
Quelle distance pour freiner à 90 km/h ?
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 · Famille de paraboles
Pour k > 0, la courbe de x ↦ kx² a la même allure que la parabole de x² : elle est plus resserrée si k > 1, plus ouverte si 0 < k < 1 ; ses variations sont les mêmes que celles de x² (si k < 0, elles sont inversées et la parabole est tournée vers le bas). La courbe de x ↦ f(x) + k se déduit de celle de f par une translation verticale de k ; les variations sont les mêmes. Pour résoudre kx² = c : x² = c/k, puis x = √(c/k) ou −√(c/k) ; dans un problème, on garde la solution qui a du sens (vitesse positive).
Document 1 · Le freinage
Situation-problème.
En formation à la sécurité routière, on modélise la distance de freinage sur route sèche par d(v) = 0,006v² et sur route mouillée par d(v) = 0,009v² (d en m, v en km/h). La distance de réaction, parcourue pendant une seconde, vaut environ v/3,6 mètres.
Source : Situation construite pour la séance par le professeur (données fictives, choisies pour être réalistes).
Activité 1 · S'approprier
12 minSupports : Document 1
Calculez.
- Distance de freinage à 90 km/h sur route sèche et mouillée ?
- Comparez les deux courbes sur GeoGebra.
- À quelle vitesse freine‑t‑on sur 54 m sur route sèche ?
Ce qui est attendu (6 pts) : S'approprier, réaliser
Activité 2 · Analyser, raisonner
18 minSupports : Cours
Exploitez le modèle.
- Si v passe de 50 à 100 km/h, comment évolue d(v) ?
- Distance d'arrêt (réaction + freinage) à 90 km/h sur route sèche ?
- La fonction x ↦ 0,006x² + 25 a‑t‑elle les mêmes variations ?
Ce qui est attendu (7 pts) : Analyser, raisonner, réaliser
Activité 3 · Valider, communiquer
15 minSupports : Documents et cours
Rédigez un paragraphe de prévention (8 lignes) destiné aux élèves qui passent le permis : pourquoi la pluie et la vitesse allongent‑elles autant la distance d'arrêt ? Pour bien commencer : Sur route mouillée, le coefficient passe de… à… · Quand la vitesse double, … · C'est pourquoi …
Ce qui est attendu (7 pts) : Valider · Communiquer
Trace écrite · document à compléter (papier ou ENT)
Complète la trace écrite avec les mots de la banque, puis recopie-la dans ton cahier.
La courbe de x ↦ kx² a la même allure que celle de x² si k est _______. La courbe de f(x) + k se déduit de celle de f par une ___________ verticale. Pour résoudre kx² = c, on calcule d'abord ______. Dans un problème, on garde la solution qui a du ______.
Fiche à trous · je complète
Complète le texte avec les mots de la banque (sur papier ou dans le document de l'ENT).
La courbe de la fonction carré est une ________.
La fonction carré est ____________ sur les négatifs et croissante sur les positifs.
Si k > 0, la courbe de x ↦ kx² a la même allure que celle de x ↦ ______.
Si la vitesse est multipliée par 2, une grandeur proportionnelle à v² est multipliée par ______.
Ce que j'ai appris
- Construire la parabole de la fonction carré et donner son tableau de variations
- Déduire l'allure de x ↦ kx² et de x ↦ f(x) + k
- Résoudre graphiquement ou algébriquement f(x) = c pour une fonction x ↦ kx²