Seconde · Chapitre 4

Fonction carré

Exercices corrigés — définition, variations, représentation graphique, équations, inéquations, inéquation produit.
Ex. 1 — Fonction carré Ex. 2 — Variations Ex. 3 — Représentation graphique Ex. 4 — Équations Ex. 5 — Inéquations Ex. 6 — Inéquation produit
Exercice 1
Fonction carré

On considère la fonction $f$ définie sur $\mathbb{R}$ par $f(x) = x^2$.

  1. Calculer $f(-7)$ et $f(4)$.
  2. Le point de coordonnées $(6\,;\,f(6))$ appartient à la courbe de $f$. Donner ses coordonnées.

a. On remplace $x$ par la valeur demandée dans $f(x)=x^2$.

\[ f(-7) = (-7)^2 = 49 \qquad f(4) = 4^2 = 16 \]

b. On calcule $f(6)$.

\[ f(6) = 6^2 = 36 \]

Le point a pour coordonnées $(6\,;\,36)$.

Exercice 2
Variations

Sans calculer les carrés, comparer, en justifiant à l'aide des variations de la fonction carré :

  1. $(-8)^2$ et $(-3)^2$
  2. $5^2$ et $9^2$

a. On a $-8 \leqslant -3 \leqslant 0$ : la fonction carré est décroissante sur $\left]-\infty\,;\,0\right]$, donc elle inverse l'ordre.

\[ -8\leqslant -3 \implies (-8)^2 \geqslant (-3)^2 \qquad\text{soit}\qquad 64\geqslant 9 \]

b. On a $0\leqslant 5\leqslant 9$ : la fonction carré est croissante sur $[0\,;\,{+\infty}[$, donc elle conserve l'ordre.

\[ 5\leqslant 9 \implies 5^2 \leqslant 9^2 \qquad\text{soit}\qquad 25\leqslant 81 \]
Exercice 3
Représentation graphique
  1. Le point $(5\,;\,25)$ appartient-il à la parabole d'équation $y=x^2$ ? Justifier.
  2. Donner les coordonnées du symétrique du point $(-2\,;\,4)$ par rapport à l'axe des ordonnées.

a. On vérifie si l'ordonnée est bien égale au carré de l'abscisse.

\[ 5^2 = 25 \]

L'égalité est vraie : oui, le point $(5\,;\,25)$ appartient à la parabole.

b. La parabole est symétrique par rapport à l'axe des ordonnées : les points d'abscisses $x$ et $-x$ ont la même ordonnée.

Le symétrique de $(-2\,;\,4)$ est le point $\mathbf{(2\,;\,4)}$.

Exercice 4
Équations

Résoudre dans $\mathbb{R}$ les équations suivantes :

  1. $x^2 = 81$
  2. $x^2 = 0$
  3. $x^2 = -16$

a. Comme $81>0$, l'équation admet deux solutions opposées.

\[ x^2=81 \iff x=-\sqrt{81} \text{ ou } x=\sqrt{81} \iff x=-9 \text{ ou } x=9 \]

$S = \{-9\,;\,9\}$.

b. Comme $k=0$, il y a une unique solution.

$S = \{0\}$.

c. Comme $-16<0$, l'équation n'a aucune solution (un carré ne peut pas être négatif).

$S = \varnothing$.

Exercice 5
Inéquations

Résoudre dans $\mathbb{R}$ les inéquations suivantes :

  1. $x^2 \leqslant 25$
  2. $x^2 \geqslant 36$
  3. $x^2 \geqslant -5$

a. Comme $25>0$, on utilise $x^2\leqslant k \iff x\in[-\sqrt{k}\,;\,\sqrt{k}]$.

\[ x^2\leqslant 25 \iff x\in[-5\,;\,5] \]

b. Comme $36>0$, on utilise $x^2\geqslant k \iff x\in\ ]-\infty\,;\,-\sqrt{k}]\cup[\sqrt{k}\,;\,{+\infty}[$.

\[ x^2\geqslant 36 \iff x\in\ ]-\infty\,;\,-6]\cup[6\,;\,{+\infty}[ \]

c. Comme $-5\leqslant 0$, l'inégalité $x^2\geqslant -5$ est vraie pour tout réel $x$ (un carré est toujours positif ou nul).

$S = \mathbb{R}$.

Exercice 6
Inéquation produit

Résoudre dans $\mathbb{R}$, à l'aide d'un tableau de signes, l'inéquation :

\[ (3x-6)(-2x+8) \geqslant 0 \]

On cherche la racine de chaque facteur.

\[ 3x-6=0 \iff x=2 \qquad\qquad -2x+8=0 \iff x=4 \]

On étudie le signe de chaque facteur, puis celui du produit :

\[ \begin{array}{c|ccccccc} x & -\infty & & 2 & & 4 & & +\infty \\ \hline 3x-6 & & - & 0 & + & & + & \\ -2x+8 & & + & & + & 0 & - & \\ \hline \text{produit} & & - & 0 & + & 0 & - & \end{array} \]

Le produit est positif ou nul entre les deux racines, bornes incluses.

$S = [2\,;\,4]$.