ÉVALUATION DES MÉTHODES D ANALYSE APPLIQUÉES AUX SCIENCES DE LA VIE ET DE LA SANTÉ-UE4 PACES

Documents pareils
Polynômes à plusieurs variables. Résultant

Exercices - Polynômes : corrigé. Opérations sur les polynômes

Pour l épreuve d algèbre, les calculatrices sont interdites.

Etude de fonctions: procédure et exemple

Calcul matriciel. Définition 1 Une matrice de format (m,n) est un tableau rectangulaire de mn éléments, rangés en m lignes et n colonnes.

Complément d information concernant la fiche de concordance

Bac Blanc Terminale ES - Février 2011 Épreuve de Mathématiques (durée 3 heures)

De même, le périmètre P d un cercle de rayon 1 vaut P = 2π (par définition de π). Mais, on peut démontrer (difficilement!) que

Chapitre 2 Le problème de l unicité des solutions

Fonctions homographiques

Equations différentielles linéaires à coefficients constants

CCP PSI Mathématiques 1 : un corrigé

Comparaison de fonctions Développements limités. Chapitre 10

DOCM Solutions officielles = n 2 10.

I. Polynômes de Tchebychev

Bien lire l énoncé 2 fois avant de continuer - Méthodes et/ou Explications Réponses. Antécédents d un nombre par une fonction

Cours d Analyse. Fonctions de plusieurs variables

t 100. = 8 ; le pourcentage de réduction est : 8 % 1 t Le pourcentage d'évolution (appelé aussi taux d'évolution) est le nombre :

SOCLE COMMUN - La Compétence 3 Les principaux éléments de mathématiques et la culture scientifique et technologique

Correction du Baccalauréat S Amérique du Nord mai 2007

Mathématiques Première L, ES, S, Concours Post-Bac Equations et inéquations du second degré FORMAV

EXERCICE 4 (7 points ) (Commun à tous les candidats)

Exercices - Fonctions de plusieurs variables : corrigé. Pour commencer

IV- Equations, inéquations dans R, Systèmes d équations

Table des matières. I Mise à niveau 11. Préface

Fonctions de plusieurs variables

Résolution d équations non linéaires

Logique. Plan du chapitre

avec des nombres entiers

TOUT CE QU IL FAUT SAVOIR POUR LE BREVET

Extrait du poly de Stage de Grésillon 1, août 2010

Programmes des classes préparatoires aux Grandes Ecoles

Partie 1 - Séquence 3 Original d une fonction

Cours Fonctions de deux variables

Théorème du point fixe - Théorème de l inversion locale

Chapitre 2. Eléments pour comprendre un énoncé

Baccalauréat ES Pondichéry 7 avril 2014 Corrigé

Rappels sur les suites - Algorithme

Probabilités Loi binomiale Exercices corrigés

Baccalauréat S Antilles-Guyane 11 septembre 2014 Corrigé

1 radian. De même, la longueur d un arc de cercle de rayon R et dont l angle au centre a pour mesure α radians est α R. R AB =R.

UNIVERSITE IBN ZOHR Faculté des sciences Agadir. Filière SMA & SMI. Semestre 1. Module : Algèbre 1

Introduction à l étude des Corps Finis

Catalogue des connaissances de base en mathématiques dispensées dans les gymnases, lycées et collèges romands.

Baccalauréat ES/L Amérique du Sud 21 novembre 2013

Correction de l examen de la première session

Représentation géométrique d un nombre complexe

Coefficients binomiaux

Commun à tous les candidats

Développements limités. Notion de développement limité

Présentation du cours de mathématiques de D.A.E.U. B, remise à niveau

LEÇON N 7 : Schéma de Bernoulli et loi binomiale. Exemples.

Formes quadratiques. 1 Formes quadratiques et formes polaires associées. Imen BHOURI. 1.1 Définitions

Calcul différentiel sur R n Première partie

Probabilités et Statistiques. Feuille 2 : variables aléatoires discrètes

3 Approximation de solutions d équations

Exercices - Nombres complexes : corrigé. Formes algébriques et trigonométriques, module et argument

Continuité d une fonction de plusieurs variables

Calculer avec Sage. Revision : 417 du 1 er juillet 2010

Continuité en un point

Licence Sciences et Technologies Examen janvier 2010

Enoncé et corrigé du brevet des collèges dans les académies d Aix- Marseille, Montpellier, Nice Corse et Toulouse en Énoncé.

Correction du baccalauréat STMG Polynésie 17 juin 2014

Développements limités, équivalents et calculs de limites

Une forme générale de la conjecture abc

Résolution de systèmes linéaires par des méthodes directes

III- Raisonnement par récurrence

TSTI 2D CH X : Exemples de lois à densité 1

Moments des variables aléatoires réelles

Chapitre 6. Fonction réelle d une variable réelle

I. Ensemble de définition d'une fonction

2. RAPPEL DES TECHNIQUES DE CALCUL DANS R

La fonction exponentielle

Structures algébriques

Exercices types Algorithmique et simulation numérique Oral Mathématiques et algorithmique Banque PT

Probabilités conditionnelles Loi binomiale

DÉRIVÉES. I Nombre dérivé - Tangente. Exercice 01 (voir réponses et correction) ( voir animation )

Exo7. Matrice d une application linéaire. Corrections d Arnaud Bodin.

Première partie. Préliminaires : noyaux itérés. MPSI B 6 juin 2015

Les devoirs en Première STMG

Cours de mathématiques

Représentation d un entier en base b

Carl-Louis-Ferdinand von Lindemann ( )

Loi binomiale Lois normales

Optimisation non linéaire Irène Charon, Olivier Hudry École nationale supérieure des télécommunications

Estimation: intervalle de fluctuation et de confiance. Mars IREM: groupe Proba-Stat. Fluctuation. Confiance. dans les programmes comparaison

Présentation du langage et premières fonctions

a et b étant deux nombres relatifs donnés, une fonction affine est une fonction qui a un nombre x associe le nombre ax + b

Fonctions de plusieurs variables, intégrales multiples, et intégrales dépendant d un paramètre

Chapitre 1 : Évolution COURS

CORRIGE LES NOMBRES DECIMAUX RELATIFS. «Réfléchir avant d agir!»

Quelques tests de primalité

Mathématiques I Section Architecture, EPFL

Travaux dirigés d introduction aux Probabilités

Cours d arithmétique Première partie

Du Premier au Second Degré

BACCALAURÉAT GÉNÉRAL SESSION 2012 OBLIGATOIRE MATHÉMATIQUES. Série S. Durée de l épreuve : 4 heures Coefficient : 7 ENSEIGNEMENT OBLIGATOIRE

BACCALAURÉAT PROFESSIONNEL SUJET

Correction du baccalauréat S Liban juin 2007

C f tracée ci- contre est la représentation graphique d une

Transcription:

ÉVALUATION DES MÉTHODES D ANALYSE APPLIQUÉES AUX SCIENCES DE LA VIE ET DE LA SANTÉ-UE4 PACES

3

00% re re année Santé ÉVALUATION DES MÉTHODES D ANALYSE APPLIQUÉES AUX SCIENCES DE LA VIE ET DE LA SANTÉ-UE4 PACES Salah Belazreg Professeur au lycée Camille Guérin à Poitiers e édition

IV

V

Avant-propos Cet ouvrage «tout-en-un» est la e édition du manuel de mathématiques, probabilités et biostatistiques de la collection 00% re année santé, paru en août 00. Il est complètement revu, corrigé et réhaussé par plusieurs paragraphes. Parmi les nouveautés de cette e édition, on peut citer : les tests diagnostiques, les courbes ROC, la fonction de survie, les diagrammes en boîtes et les problèmes d estimations. Il s adresse principalement aux étudiants en re année Santé (PACES) pour la préparation des concours Médecine-Pharmacie-Dentaire-Sage femme, mais il intéressera également les étudiants en classes préparatoires Bio-Véto et Agro (BCPST) ainsi que les étudiants en L Sciences. Son but est de présenter de façon claire et progressive l ensemble des notions à connaître de l unité UE4 «Évaluation des méthodes d analyse appliquées aux sciences de la vie et de la santé». Son usage suppose que l étudiant ait une connaissance complète du programme actuel des classes de premières et terminales scientifiques. Il présente de nombreux sujets d adaptation progressive aux programmes et aux exigences de ces concours et examens difficiles. En effet, chaque chapitre mentionne les objectifs à atteindre et il propose un cours exposé de façon détaillée, des exemples concrets, des applications, des exercices et des QCM de difficultés variées : le Cours proprement dit est composé de définitions, propriétés et théorèmes dont la connaissance est indispensable. Les démonstrations non traitées sont laissées à l initiative du lecteur. De nombreux exemples et applications, au fil du cours, visent à l assimilation des notions essentielles et à l acquisition des techniques de base ; les Exercices sont classés par niveau de difficulté et sont tous suivis de leur solution détaillée. Ils permettent à l étudiant une démarche graduée : chercher seul, s inspirer des exemples et applications du cours, et, au final, tirer le maximum de profit de chaque exercice ; les QCM, en fin de chaque chapitre, sont de véritables exercices de réflexion. La plupart sont issus des sujets de concours. Ainsi, avant de proposer des solutions rapides et sans démarche rigoureuse, il importe de bien connaître la totalité du VI

Avant-propos cours, et pas seulement les formules. Une résolution approfondie vous permettra de vous entraîner à ce type d épreuve afin de gagner en compétence et en rapidité. Mon expérience d enseignement, articulée entre le secondaire et le supérieur, m a montré que la difficulté qu éprouvent certains étudiants à assimiler les mathématiques tenait au caractère abstrait de leur support. Ainsi, j ai tenté de faire un juste choix entre une vulgarisation et un excès d abstraction qui risquerait de rebuter. Par ailleurs, il m a paru intéressant de donner au lecteur un aperçu des applications pratiques des notions présentées. C est pourquoi, chaque fois que cela a été possible, j ai illustré mes propos par des applications médicales, physiques ou chimiques. J espère que cet ouvrage, fruit d une longue expérience, rédigé avec beaucoup d attention, constituera pour les étudiants un outil précieux pour la préparation de ces concours et examens et je leur souhaite bon courage. Remerciements Je remercie très sincérement Monsieur Jean-Jacques Landelle, Professeur de mathématiques, pour sa lecture attentive de la totalité de l ouvrage et les corrections apportées. Mes remerciements vont également aux éditions Dunod pour le soin et la présentation apportés à la réalisation de cet ouvrage et plus particulièrement à monsieur Éric d Engenières, éditeur, qui a cru en cet ouvrage et a permis sa réalisation. Que les lecteurs, collègues enseignants et étudiants, qui voudront bien me formuler leurs remarques constructives et critiques ou me présenter leurs suggestions succeptibles d améliorer cet ouvrage en soient par avance remerciés. Poitiers, mai 0 Salah Belazreg c Dunod. Toute reproduction non autorisée est un délit. VII

Table des matières Avant-propos... VI Chapitre. Polynômes. Fractions rationnelles. Équations.... Opérations sur les nombres.... Polynômes... 4 3. Équations... 7 Exercices et QCM... Corrigés... 3 Chapitre. Trigonométrie... 3. Fonctions trigonométriques... 3. Formulaire... 5 Exercices et QCM... 30 Corrigés... 3 Chapitre 3. Généralités sur les fonctions... 38. Fonctions... 38. Dérivée. Différentielle... 47 3. Fonctions de plusieurs variables indépendantes... 59 4. Dérivées partielles. Différentielle totale... 59 Exercices et QCM... 6 Corrigés... 65 Chapitre 4. Primitives. Intégrales... 75. Primitive d une fonction réelle... 75. Intégrale définie... 77 3. Quelques applications du calcul intégral... 79 4. Méthodes de calcul des intégrales... 8 Exercices et QCM... 84 Corrigés... 86 VIII

Table des matières Chapitre 5. Développement de fonctions en séries entières... 96. Convergence et divergence d une série... 96. Séries entières... 00 3. Développement en série entière des fonctions usuelles... 05 Exercices... 06 Corrigés... 07 Chapitre 6. Équations différentielles.... Généralités.... Équations différentielles du premier ordre... 3. Équations différentielles du second ordre... 5 4. Quelques courbes importantes en biologie... 9 5. Applications... Exercices et QCM... 3 Corrigés... 34 Chapitre 7. Notions de grandeurs intensives et extensives... 45. Variables (ou fonctions) extensives et intensives... 45. Différentielle d une fonction... 45 3. Détermination d une fonction à partir de sa différentielle... 50 Chapitre 8. Analyse Combinatoire. Binôme de Newton... 5. Ensembles finis... 5. Arrangements, permutations et combinaisons... 53 Exercices et QCM... 57 Corrigés... 59 Chapitre 9. Probabilités... 63 c Dunod. Toute reproduction non autorisée est un délit.. Probabilités... 63. Variables aléatoires, loi de probabilité et fonction de répartition... 7 3. Lois de probabilités de variables aléatoires continues... 75 4. Loi binomiale B(n, p). Épreuves répétées... 76 5. Loi des fréquences... 79 6. Loi de Poisson P(np)ouP(m)... 79 7. Loi de Laplace-Gauss ou loi normale N(m, σ)... 80 8. Loi normale centrée réduite N(0, )... 8 9. Quelques applications des probabilités à la santé... 83 Exercices et QCM... 95 Corrigés... 0 IX

Table des matières Chapitre 0. Statistiques descriptives.... Étude d un caractère ou d une variable.... Les différentes représentations graphiques... 4 3. Les paramètres d une série statistique... 7 4. Étude de caractères... 38 Exercices et QCM... 40 Corrigés... 4 Chapitre. Problèmes d estimation et tests d hypothèses... 46. Problèmes d estimation... 46. Tests statistiques... 5 Exercices et QCM... 58 Corrigés... 60 Chapitre. Problèmes d ajustement... 69. Ajustement linéaire. Méthode des moindres carrés... 69. Ajustement exponentiel... 7 Exercices... 73 Corrigés... 75 Chapitre 3. Mesures et leurs précisions... 8. Grandeurs physiques. Équations aux dimensions... 8. Système international d unités... 8 3. Équations aux dimensions... 8 4. Analyse dimensionnelle... 83 5. Mesures des grandeurs... 84 6. Dispersion d une série de mesures... 87 Exercices et QCM... 9 Corrigés... 93 Annexes... 96 Index... 300 X

Polynômes. Fractions rationnelles. Équations. Opérations sur les nombres. Polynômes 3. Équations Savoir résoudre des équations du premier et du second degrés Savoir résoudre un système de deux équations linéaires à deux inconnues Savoir décomposer une fraction rationnelle en éléments simples Cours. OPÉRATIONS SUR LES NOMBRES.. Valeur absolue des nombres réels Soit x un réel quelconque. La valeur absolue de x, notée x est : { x si x 0 x = x si x < 0 Exemple x =.. Puissances d un réel Définition { x si x x si x < On pose : pour n naturel non nul 0 n = 0 n et pour tout réel a non nul a 0 = = a = a

Polynômes. Fractions rationnelles. Équations Pour tout réel a et pour tout entier naturel n non nul, la puissance n-ième de a, notée a n, est définie par : a n+ = a a n a : base de la puissance n : exposant de la puissance Remarques L écriture a n se lit «a puissance n»ou«a exposant n». Pour a non nul, l inverse de a, a, peut se noter a et a n se note a n. Propriétés a et b étant des réels quelconques et m et n des entiers naturels, on a : a m a n = a m+n a m a n = am n avec a 0 (a m ) n = a mn ( a n a = b) n avec b 0 bn Formule du binôme de Newton : Quels que soient les réels a et b et quel que soit l entier naturel n : n (a + b) n = Cna 0 n + Cna n b + + Cna i n i b i + + Cnb n n = Cna i n i b i.3. Puissances fractionnaires à exposant rationnel Quels que soient x et y réels positifs et quel que soit n entier naturel non nul, le nombre x n est défini par l équivalence suivante : y = x n x = y n De la relation précédente, il vient : ( ) n x ( n = x n ) n = x Si x est un réel quelconque et si n est un entier naturel non nul et pair alors : ( x n ) n = x D où, en remarquant que : x 0, x = x, alors x = x. i=

Polynômes. Fractions rationnelles. Équations Exemple x 3 x = x 3 x = x = x Quels que soient x réel positif, y réel strictement positif, et n entier naturel non nul : x ( ) n x n = y y n.4. Racines n-ième d un réel Les résultats qui suivent sont illustrés graphiquement par l existence des points d intersection de la droite y = a et de la courbe d équation y = x n. a est un réel positif La racine n-ième du réel a est l unique solution réelle positive de l équation x n = a d inconnue x. Elle est notée : x = n a Si n est pair alors l équation admet deux solutions opposées : x = n a et x = n a Si n est impair alors l équation admet une seule solution positive x = n a. y 80 y = x 4 75 y y = x 3 60 40 y = a ; a>0 50 y = a ; a>0 0 5 c Dunod. Toute reproduction non autorisée est un délit. -5 -,5 0,5 5 x -5 Figure. -,5-5 -50-75,5 5 x 3

Polynômes. Fractions rationnelles. Équations a est un réel strictement négatif Si n est pair, alors l équation x = n a n admet pas de solution. Si n est impair, alors l équation admet une seule solution x = négative. n a, laquelle est y 80 y = x 4 75 y y = x 3 60 40 50 0 5-5 -,5 0,5 5 x -5 -,5,5 5 x y = a ; a<0-5 -50 y = a ; a<0-75 Figure.. POLYNÔMES.. Définitions Unpolynôme de degré n, a pour expression : P(x) = a 0 + a x + a x + + a n x n = n a k x k x est la variable et les réels a 0, a,, a k,, a n sont des constantes appelées coefficients du polynôme. n est un entier naturel et représente le degré du polynôme. k= P(x) est dit identiquement nul si tous ces coefficients sont nuls. On note P(x) = 0. Exemple a 0 + a x + a x = 0 entraîne a 0 = 0, a = 0eta = 0. 4

Polynômes. Fractions rationnelles. Équations Si le polynôme P(x) n est pas identiquement nul (P(x) 0), le degré du polynôme P(x) est le plus grand entier k tel que a k 0. On le note deg(p). Exemples A(x) = x + 3x 3 est un polynôme ordonné de degré 3. On note deg(a) = 3. B(x) = 3 + x + 4x + 8x 3 5x 4 est un polynôme de degré 4 et deg(b) = 4... Division euclidienne ou division selon les puissances décroissantes Soient P(x) eta(x) 0 deux polynômes. Alors il existe un couple unique de polynômes (Q(x), R(x)) tels que : P(x) = A(x) Q(x) + R(x) avec deg(r) < deg(a) our = 0 Q(x) et R(x) sont respectivement le quotient et le reste de la division euclidienne de P(x) para(x). Exemple Si P(x) = x 3 5x + 4etA(x) = x + x, alors : Q(x) = x etr(x) = x + c Dunod. Toute reproduction non autorisée est un délit. Divisibilité par un monôme x a On dit que le polynôme P(x) est divisible par x a si : P(x) = (x a) Q(x); Q(x) est le quotient. Comme P(x) est divisible par x a alors P(a) = 0 : le réel a est donc racine de l équation P(x) = 0. Pour démontrer qu un polynôme de degré n est identiquement nul, on prouve qu il a au moins n + racines..3. Décomposition d une fraction rationnelle en éléments simples Une fraction rationnelle est un quotient de polynômes. On cherchera à écrire cette fraction sous la forme d une somme de fonctions dont on connait une primitive. Plusieurs techniques sont possibles. 5

Polynômes. Fractions rationnelles. Équations Exemple Soit la fraction rationnelle : F(x) = Cherchons un écriture de la forme : x 6x + 5 = x 6x + 5 a x + b x 5 Une factorisation de x 6x + 5 donne : x 6x + 5 = (x )(x 5) En réduisant au même dénominateur les fractions a x et (x )(x 5) = a(x 5) (x )(x 5) + b(x ) (x )(x 5) (a + b)x + ( 5a b) = (x 3)(x + 5) Par identification, on obtient le système d équations : a + b = 0 et 5a b = La résolution du système précédent donne : a = 4 et sont appelées les éléments simples de la frac- x 5 b = 4 Ainsi : F(x) = (x )(x 5) = 4 Les fractions 4 x et + 4 tion rationnelle x 6x + 5. Autre méthode. On a : x + 4 x 6x + 5 = (x )(x 5) Les réels et 5 sont dits pôles simples de la fraction. On cherche une écriture de la forme : (x )(x 5) = a x + b x 5,ilvient: x 5 b x 5 6

Sans calcul effectif des multiplications, on multiplie les deux membres de l égalité par (x ) ; puis on substitue à x la valeur : (x ) (x )(x 5) (x 5) En prenant x =, on obtient a = 4. = a(x ) x = a + b(x ) x 5 + b(x ) x 5 En faisant de même avec le pôle 5, c est-à-dire en multipliant par (x 5) puis en prenant x = 5, on obtient b = 4. 3. ÉQUATIONS 3.. Équations du premier degré à une inconnue Les équations du premier degré à une inconnue sont les équations de la forme ax + b = c. Si a 0, l équation admet une solution unique, x = c b a. Si a = 0etb c, l équation n a pas de solution. Si a = 0etb = c, l équation admet une infinité de solutions. 3.. Système de deux équations linéaires à deux inconnues C est un système de deux équations à deux inconnues x et y, delaforme: { ax + by = c a x + b y = c On appelle déterminant du système, le nombre D : D = a b a b = ab a b Polynômes. Fractions rationnelles. Équations c Dunod. Toute reproduction non autorisée est un délit. Si D 0, le système admet le couple (x, y) comme solution unique : x = D c b x D = c b = cb c b a b a b ab a b et y = D a c y D = a c = ac a c a b a b ab a b 7

Polynômes. Fractions rationnelles. Équations Si D = 0etac a c 0, alors le système n admet pas de solutions. Si D = 0etac a c = 0, alors le système admet une infinité de solutions Exemples Soit, à résoudre, le système d équations à deux inconnues x et y : { 5x y = 7 3x 4y = 5 Le déterminant du système est : D = 5 3 4 = 5 ( 4) ( ) ( 3) = 0 3 = 3 D 0, le système admet une solution unique : x = D 7 x D = 5 4 7 ( 4) 5 ( ) = 5 3 3 4 et y = D 5 7 y D = 3 5 = 5 5 7 ( 3) 5 3 3 4 = 3 3 = = 46 3 = Autre méthode de résolution : On dit que deux systèmes d équations sont équivalents s ils admettent le même ensemble-solution. On transforme donc le système donné en un système équivalent plus simple à résoudre, un système échelonné. Pour ce faire, on utilise des combinaisons linéaires adéquates. 5x y = 7 (L ) 0x 4y = 8 (L ) = 4(L ) (S) est équivalent à (S ) 3x 4y = 5(L ) 3x 4y = 5 (L ) 0x 4y = 8 (L ) (S") 3x = 3 (L ) = (L ) (L ) L ensemble solution est donc S = {( ; )}. 8

3.3. Équations du second degré à une inconnue Définition. Vocabulaire Une équation du second degré à une inconnue x est une équation qui peut s écrire sous la forme : ax + bx + c = 0, a, b et c sont trois réels donnés, a 0. Résoudre l équation ax + bx + c = 0 revient à trouver tous les réels u tels que au + bu + c = 0 ; le réel u est dit solution ou racine de l équation. Résolution de l équation du second degré Posons P(x) = ax + bx + c, a 0. Polynômes. Fractions rationnelles. Équations Écriture de P(x) sous forme canonique Puisque a 0, alors : ( P(x) = a x + b a x + c ) a Comme x + b ( a x = x + b ) b a 4a, alors : ( P(x) = a x + b ) b a 4a + c ( a = a x + b ) b 4ac a 4a Résolution de l équation P(x) = 0 On appelle discriminant de l équation du second degré, ou du trinôme P(x) = ax + bx + c, la quantité : Δ = b 4ac c Dunod. Toute reproduction non autorisée est un délit. Ainsi : ( P(x) = a x + b ) Δ a 4a SiΔ < 0, alors Δ ( 4a > 0et x + b ) Δ est strictement positif : a 4a l équation P(x) = 0 n a pas de solution dans R. ( SiΔ = 0, alors P(x) = a x + a) b. Puisque a 0, l équation P(x) = 0 admet une racine double : x, = b a 9

Polynômes. Fractions rationnelles. Équations Si Δ > 0, alors Δ = ( Δ) et par suite : ( P(x) = a x + b ) ( Δ) ( a 4a = a x + b ) a = a x + b a + Δ a x + b a Δ a = a Δ a x b Δ a x b + Δ a En posant x = b Δ a et x = b + Δ,ilvient: a P(x) = a (x x )(x x ) Puisque a 0, l équation P(x) = 0 admet donc deux racines distinctes : Somme et produit des racines x = b Δ a et x = b + Δ a Soit P(x) = ax + bx + c, a 0. Si Δ = b 4ac > 0, alors P(x) admet deux racines distinctes : D où : x = b Δ a et x = b + Δ a S = x + x = b a et P = x x = c a Ainsi, ( P(x) = ax + bx + c = a x + b a x + c ) = a ( x Sx+ P ) a Remarque Si on connait la somme S et le produit P de deux réels, ils sont donc solutions de l équation du second degré : X SX+ P = 0 0

Polynômes. Fractions rationnelles. Équations Synthèse Je sais définir Un polynôme de degré n Le déterminant d un système de deux équations à deux inconnues Je connais Les opérations sur les nombres La forme canonique d un trinôme du second degré Je sais Déterminer les racines n-ième d un réel Résoudre des équations du premier et du second degrés Résoudre un système de deux équations à deux inconnues Déterminer deux réels connaissant leur somme et leur produit Décomposer une fraction rationnelle en éléments simples Exercices c Dunod. Toute reproduction non autorisée est un délit. Soit la fonction polynôme P(x) définie par : P(x) = x 4 6x 3 x + 8x. Calculer P() et P(). En déduire une factorisation de P(x).. Résoudre dans R l équation P(x) = 0. Déterminer les éléments simples de la fraction rationnelle x + 6 F(x) = (x 3)(x + 5) 3. Déterminer les racines, si elles existent, des trinômes suivants : a) A(x) = 4x 5x + 3 b) B(x) = 3x 8x + 4. Donner le quotient Q(x) etlerester(x) de la division de ces trinômes par (x ). 4 Donner le quotient Q(x) etlerester(x) de la division de x 4 + 3x 3 x + par x + 3x. 5 Déterminer les réels a et b pour que le polynôme P(x) = x 4 + x 3 + x + ax+ b soit divisible par le trinôme x + x + 3. 6 On donne le polynôme P(x) = x 3 x 37x 35. Factoriser le polynôme P(x).. Résoudre l équation P(x) = 0. 7 Résoudre les systèmes d équations : { 3x y = a) 4x y =+ { 3x + 4y = 7 b) 4x y = 0

Polynômes. Fractions rationnelles. Équations 8 Résoudre le système d équations : { x + y = 3 xy = 0 9 Résoudre l équation en x :x 4 + 9x 5 = 0 { x 0 y = Résoudre le système d équations xy = 3 Questions à choix multiples La division de 7x x + parx donne : a. b. Q(x) = 7x etr(x) = Q(x) = 7x etr(x) = c. Q(x) = 7x 5 et R(x) = 0 d. e. Q(x) = 7x 5 et R(x) = 9 Q(x) = 7x + etr(x) = 5 La division de 3x + x 0 par x donne : a. Q(x) = 3x + etr(x) = 5 b. Q(x) = 3x etr(x) = 5 c. Q(x) = 3x + 8etR(x) = 6 d. Q(x) = 3x + 8etR(x) = 0 e. Q(x) = 3x + 5etR(x) = 0 3 On considère l équation x 8x + 6 + 3 = 0. Le discriminant Δ de l équation est : a. 6 8 3 b. ( 3 ) L équation x 8x + 6 + 3 = 0 a pour solutions : c. x = 5 3, x = 5 + 3 d. x = 3 3, x = 3 + 3 e. x = 5 3, x = 3 + 3

Polynômes. Fractions rationnelles. Équations 4 On considère l équation en x, x 4 5x + = 0. L équation : a. b. admet 4 racines réelles distinctes. admet seulement racines réelles. L équation admet pour solutions : 5 7 5 + 7 c., d. 5 7, + e. 5 On donne l équation : a. 5 7, 5 + 7 5 + 7, + 5 7, + 5 7, 5 + 7, + 5 + 7 + x = 3 x L équation n admet pas de solution. b. L équation admet une solution unique car x 0. c. L unique solution de l équation est. d. L unique solution de l équation est. e. L équation admet deux solutions : et. Corrigés Exercices. P() = 4 6 3 + 8 = 0 P() = 4 6 3 + 8 = 0 Le polynôme P(x) est donc divisible par (x ) et (x ), soit : P(x) = (x )(x ) Q(x) oùq(x) est un polynôme de degré. Posons la division de P(x)par(x )(x ) c est-à-dire par x 3x +. 3

Polynômes. Fractions rationnelles. Équations Ainsi : x 4 6x 3 x + 8x x 3x + (x 4 6x 3 + 4x ) x 6 6x + 8x ( 6x + 8x ) 0 P(x) = (x )(x )(x 3). P(x) = 0sietseulementsi(x )(x )(x 3) = 0. Un produit de facteurs est nul si et seulement l un au moins de ses facteurs est nul, soit : x = 0 ou x = 0 ou x 3 = 0 Cherchons une écriture de la forme : d où x = ou x = ou x = ± 3 x + 6 (x 3)(x + 5) = a x 3 + b x + 5 En réduisant au même dénominateur les fractions a x 3 et b x + 5,ilvient: x + 6 (x 3)(x + 5) = a(x + 5) (x 3)(x + 5) + b(x 3) (x 3)(x + 5) (a + b)x + (5a 3b) = (x 3)(x + 5) Par identification, on obtient le système d équations : a + b = et 5a 3b =+6 La résolution du système précédent donne : a = 9 8 et Ainsi : F(x) = b = 8 x + 6 (x 3)(x + 5) = 9 8 Les éléments simples de la fraction rationnelle 9 8 x 3 et 8 x + 5. x 3 8 x + 5 x + 6 (x 3)(x + 5) sont donc les fractions 4

Polynômes. Fractions rationnelles. Équations Autre méthode : De la même façon, on cherche une écriture de la forme : On multiplie les deux membres par (x 3) : x + 6 (x 3)(x + 5) = a x 3 + b x + 5 x + 6 b(x 3) = a + x + 5 x + 5 c Dunod. Toute reproduction non autorisée est un délit. En prenant x = 3, on obtient a = 9 8. En faisant de même avec le pôle 5, c est-à-dire en multipliant par (x + 5) puis en prenant x = 5, on obtient b = 8. D où : F(x) = 3. a) On a A(x) = 4x 5x + 3 Le discriminant du trinôme est : x + 6 (x 3)(x + 5) = 9 8 x 3 8 Δ = ( 5) 4 (4) (3) = 3 Δ < 0 : le trinôme A(x) n admet donc pas de racines dans R. b) B(x) = 3x 8x + 4 Le discriminant du trinôme est : Δ = ( 8) 4 (3) (4) = 6 Δ > 0 : le trinôme admet deux racines distinctes dans R : x = 8 6 = 6 3 x = 8 + 6 = 6. Division des trinômes par le monôme (x ) a) Division de A(x) = 4x 5x + 3parx. Posons la division : 4x 5x + 3 x (4x 8x) 4x + 3 3x + 3 (3x 6) +9 x + 5 Le quotient Q(x)etleresteR(x) de la division de A(x)par(x )sont : Q(x) = 4x + 3 R(x) = 9 La division de 4x 5x + 3parx s écrit donc : 4x 5x + 3 = (x )(4x + 3) + 9 (quotient) (reste) b) Division de B(x) = 3x 5x + 6parx. 5