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Activité 4 – Racines et profil parabolique

Chapitre 5 — Polynômes de degré 2 | 1ère Bac Pro | Mathématiques | ⏱ 30 min

Objectifs :

Profil d'un panneau cintré

Une ébéniste utilise \(f(x)=x^2-5x+4\), pour \(x\) entre 0 et 5 cm, afin de décrire l'écart vertical signé d'un profil par rapport à une ligne de référence.

Une valeur négative indique que le profil est sous la ligne de référence.

Question 1 — Tester deux positions

Calculer \(f(1)\) et \(f(4)\). Que peut-on dire des nombres 1 et 4 ?

\(f(1)=1-5+4=0\) et \(f(4)=16-20+4=0\). Les nombres 1 et 4 sont deux racines.

Question 2 — Factoriser

À partir des deux racines, proposer une forme factorisée de \(f(x)\), puis vérifier en développant.

\(f(x)=(x-1)(x-4)\), car le coefficient de \(x^2\) est 1 et \((x-1)(x-4)=x^2-5x+4\).

Question 3 — Interpréter les racines

Pour quelles positions le profil rencontre-t-il la ligne de référence ? Quelle est la distance entre ces positions ?

Aux positions \(x=1\) cm et \(x=4\) cm. Elles sont distantes de 3 cm.

Question 4 — Étudier le signe

Sur \([0\,;\,5]\), indiquer où \(f(x)\) est positive, nulle ou négative en utilisant la forme factorisée.

\(f(x)>0\) sur \([0\,;\,1[\) et \(]4\,;\,5]\) ; \(f(x)=0\) en 1 et 4 ; \(f(x)<0\) sur \(]1\,;\,4[\).

Question 5 — Localiser le minimum

Les deux racines étant 1 et 4, l'axe de symétrie passe au milieu. Déterminer son abscisse, calculer \(f\) à cette abscisse, puis décrire la position la plus basse du profil.

L'axe est en \(x=(1+4)/2=2{,}5\). \(f(2{,}5)=6{,}25-12{,}5+4=-2{,}25\) cm. Le profil est au plus bas 2,25 cm sous la ligne de référence.

Question 6 — Déplacer le profil

Si le profil est relevé de 5 cm, on obtient \(g(x)=f(x)+5\). Le nouveau profil coupe-t-il la ligne de référence ? Justifier à partir du minimum de \(f\).

Le minimum de \(g\) est \(-2{,}25+5=2{,}75>0\). Le nouveau profil reste au-dessus de la ligne : aucune racine sur \([0\,;\,5]\).

À retenir

On teste une racine en calculant \(f(x)\). Lorsque les racines sont connues, la forme factorisée permet de retrouver leurs positions et le signe du polynôme. Le nombre de racines se lit aussi sur la position de la parabole par rapport à l'axe horizontal.