Fiche de révision : Introduction aux équations, suites et vecteurs

📋 Plan du Cours

1. Résoudre une équation du second degré
2. Factoriser et déterminer le signe d’un trinôme
3. Probabilités conditionnelles
4. Produit scalaire de deux vecteurs
5. Applications du produit scalaire
6. Suites numériques : définitions et généralités
7. Suites arithmétiques : somme et terme général
8. Suites géométriques : définition et raison
9. Taux d’accroissement et dérivabilité
10. Tangente à la courbe et équation

📖 1. Résoudre une équation du second degré

🔑 Notions clés & Définitions

• Fonction du second degré : Une fonction du second degré est une fonction polynomiale de la forme $f(x)=ax^2+bx+c$ avec $a\neq 0$.
• Trinôme du second degré : Un trinôme du second degré est une expression $ax^2+bx+c$ avec $a\neq 0$.
• Équation du second degré : Une équation du second degré est une équation de la forme $ax^2+bx+c=0$ avec $a\neq 0$.
• Forme canonique : La forme canonique d’un trinôme est l’écriture $a(x-\alpha)^2+\beta$ avec des constantes réelles $\alpha$ et $\beta$.
• Discriminant : Le discriminant d’un trinôme $ax^2+bx+c$ est le réel $\Delta=b^2-4ac$ qui détermine le nombre de solutions.

📝 Points essentiels

• Le discriminant d’un trinôme $ax^2+bx+c$ vaut $\Delta=b^2-4ac$ et se note aussi $\Delta=4a\beta$ via la forme canonique.
• Tout trinôme $ax^2+bx+c$ avec $a\neq 0$ s’écrit sous la forme $a(x-\alpha)^2+\beta$ avec $\alpha=\frac{b}{2a}$ et $\beta=\frac{4ac-b^2}{4a}$.
• Si $\Delta>0$, l’équation $ax^2+bx+c=0$ admet deux solutions distinctes $x_1=\frac{-b+\sqrt{\Delta}}{2a}$ et $x_2=\frac{-b-\sqrt{\Delta}}{2a}$.
• Si $\Delta=0$, l’équation $ax^2+bx+c=0$ admet une unique solution $x=\alpha=\frac{b}{2a}$ (solution double).
• Si $\Delta<0$, l’équation $ax^2+bx+c=0$ n’admet aucune solution réelle et le trinôme ne s’annule jamais.
• Les solutions réelles de $ax^2+bx+c=0$ sont aussi appelées racines du trinôme $ax^2+bx+c$.

💡 Astuce mémo

$\Delta=b^2-4ac$ : $+$ deux racines, $=$ une racine (double), $-$ aucune racine réelle.

📖 2. Factoriser et déterminer le signe d’un trinôme

🔑 Notions clés & Définitions

• Trinôme du second degré : Expression de la forme $ax^2+bx+c$ avec $a\neq 0$, dont on étudie les racines et le signe.
• Discriminant : Nombre $\Delta=b^2-4ac$ qui détermine le nombre de racines réelles d’un trinôme du second degré.
• Racines d’un trinôme : Valeurs de $x$ qui annulent le trinôme $ax^2+bx+c$, donc qui résolvent $ax^2+bx+c=0$.
• Forme factorisée : Écriture du trinôme comme produit, par exemple $a(x-x_1)(x-x_2)$ ou $a(x-\alpha)^2$.
• Signe d’un trinôme : Valeur du trinôme selon $x$, déterminée à partir de $a$ et de la position par rapport aux racines.

📝 Points essentiels

• Pour $ax^2+bx+c$ avec $a\neq 0$, on calcule $\Delta=b^2-4ac$ pour décider le nombre de racines.
• Si $\Delta>0$, le trinôme admet deux racines distinctes $x_1=\dfrac{-b-\sqrt{\Delta}}{2a}$ et $x_2=\dfrac{-b+\sqrt{\Delta}}{2a}$.
• Si $\Delta=0$, le trinôme admet une racine double $\alpha=\dfrac{-b}{2a}$ et $ax^2+bx+c=a(x-\alpha)^2$.
• Si $\Delta<0$, le trinôme n’a pas de racine réelle et ne peut pas être factorisé sur $\mathbb{R}$.
• Un trinôme est factorisé quand il est écrit comme un produit d’une constante par deux polynômes du premier degré.
• Le signe de $ax^2+bx+c$ est celui de $a$ sauf entre les racines quand elles existent (le trinôme s’annule aux racines).

💡 Astuce mémo

$\Delta$ comme “Degré de Réalité” : $\Delta>0$ deux racines, $\Delta=0$ une racine double, $\Delta<0$ aucune racine réelle.

📖 3. Probabilités conditionnelles

🔑 Notions clés & Définitions

• Arbre pondéré : Un arbre pondéré est un arbre dont chaque branche porte une probabilité associée à l’événement correspondant.
• Probabilité conditionnelle : Une probabilité conditionnelle est une probabilité calculée en supposant qu’un événement conditionnant est réalisé.
• Événement conditionnant : Un événement conditionnant est l’événement dont la réalisation est supposée acquise pour calculer une probabilité conditionnelle.
• Complément d’un événement : Le complément d’un événement est l’événement contraire, noté avec une barre, qui regroupe les issues où l’événement ne se produit pas.
• Partition de l’univers : Une partition de l’univers est un ensemble d’événements incompatibles deux à deux dont la réunion vaut l’univers.

📝 Points essentiels

• Dans un arbre pondéré, la somme des probabilités des branches issues d’un même nœud vaut 1.
• Les branches de droite à partir de l’événement conditionnant portent des probabilités conditionnelles.
• Pour deux événements A et B, la probabilité de l’intersection s’obtient par produit le long du chemin correspondant : $P(A\cap B)=P(A\mid B)\times P(B)$ (ou équivalent selon l’ordre du chemin).
• La probabilité de l’événement contraire se calcule avec le complément : $P(\overline{E})=1-P(E)$.
• Si $A$ et $B$ sont disjoints et que leurs réunions forment l’univers, on peut appliquer la formule des probabilités totales pour calculer une probabilité $P(B)$ via une somme de termes du type $P(B\cap A_i)=P(A_i)\times\
• La formule des probabilités totales s’écrit pour une partition $A_1,\dots,A_n$ : $P(B)=\sum_{i=1}^n P(A_i)\,P(B\mid A_i)$, avec $P(A_i)\neq 0$.

💡 Astuce mémo

Arbre pondéré = nœuds qui font 1, et intersection = produit des branches du chemin (conditionnel sur les branches de droite).

📖 4. Produit scalaire de deux vecteurs

🔑 Notions clés & Définitions

• Produit scalaire : Le produit scalaire de deux vecteurs est un nombre réel défini à partir de leurs longueurs et de l’angle entre eux.
• Vecteurs orthogonaux : Deux vecteurs non nuls sont orthogonaux quand l’angle entre eux est un angle droit.
• Projection orthogonale : La projection orthogonale d’un vecteur sur un autre est le vecteur porté par la direction du second, obtenu par projection perpendiculaire.
• Base orthonormée : Une base orthonormée est une base où les vecteurs sont unitaires et deux à deux orthogonaux.

📝 Points essentiels

• Si l’un des deux vecteurs est nul, alors leur produit scalaire vaut 0.
• Si $\vec u$ et $\vec v$ sont non nuls, alors $\vec u\cdot\vec v=|\vec u|\,|\vec v|\cos(\widehat{\vec u,\vec v})$.
• Le produit scalaire est symétrique : $\vec u\cdot\vec v=\vec v\cdot\vec u$.
• Deux vecteurs sont orthogonaux si et seulement si leur produit scalaire est nul.
• Le produit scalaire est bilinéaire : $(k\vec u)\cdot\vec v=k(\vec u\cdot\vec v)$ et $\vec u\cdot(\vec v+\vec w)=\vec u\cdot\vec v+\vec u\cdot\vec w$.
• Dans une base orthonormée, si $\vec u=(x,y)$ et $\vec v=(x',y')$, alors $\vec u\cdot\vec v=xx'+yy'$.

💡 Astuce mémo

Orthogonal ⇔ produit scalaire nul : angle droit donne 0.

📖 5. Applications du produit scalaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Suite arithmétique : Une suite arithmétique est une suite dont la différence entre deux termes consécutifs est constante, appelée raison.
• Raison d’une suite arithmétique : La raison d’une suite arithmétique est la constante qui relie deux termes consécutifs via une relation de récurrence.
• Suite géométrique : Une suite géométrique est une suite dont le quotient de deux termes consécutifs est constant, appelé raison.
• Raison d’une suite géométrique : La raison d’une suite géométrique est le facteur constant qui multiplie un terme pour obtenir le suivant.
• Fonction dérivée : La fonction dérivée associe à chaque point le nombre dérivé de la fonction, noté f'.

📝 Points essentiels

• Dans une suite arithmétique de raison r, si r>0 alors la suite est strictement croissante, si r<0 elle est strictement décroissante, et si r=0 elle est constante.
• Si une suite est définie par u_n=a n+b pour tout n, alors elle est arithmétique de raison a et de premier terme u_0=b.
• Pour une suite arithmétique de premier terme u_0 et de raison r, on a pour tout n: u_n=u_0+n r.
• Pour une suite arithmétique, la somme des N premiers termes vérifie S_N=(u_0+u_{N-1})×N/2.
• Pour une suite géométrique de raison q, on a pour tout n≥1: u_n=u_0×q^n.
• Si q>1 et u_0>0 alors la suite géométrique est strictement croissante, et si q>1 avec u_0<0 elle est strictement décroissante; si q=1 elle est constante égale à u_0; si 0<q<1 elle décroît si u_0>0 et croît si u_0<0; si q

📖 6. Suites numériques : définitions et généralités

📝 Points essentiels

• La dérivabilité d’une fonction polynôme est garantie sur tout $\mathbb{R}$, car elle est construite par additions et multiplications à partir de puissances et de constantes.
• La dérivabilité d’une fonction rationnelle est garantie sur son ensemble de définition, c’est-à-dire là où le dénominateur n’est pas nul.
• Si $f$ est dérivable sur un intervalle $I$ et si $f$ est croissante sur $I$, alors $f'(x)\ge 0$ pour tout $x\in I$.
• Si $f$ est dérivable sur un intervalle $I$ et si $f$ est décroissante sur $I$, alors $f'(x)\le 0$ pour tout $x\in I$.
• Si $f$ est dérivable sur un intervalle $I$ et si $f$ est constante sur $I$, alors $f'(x)=0$ pour tout $x\in I$.
• Les équivalences de signe de la dérivée valent sur un intervalle : $f'(x)\ge 0\ \forall x\in I$ ⇔ $f$ croissante sur $I$, et $f'(x)\le 0\ \forall x\in I$ ⇔ $f$ décroissante sur $I$.

📖 7. Suites arithmétiques : somme et terme général

🔑 Notions clés & Définitions

• Terme général : Le terme général est l’expression $u_n$ qui donne directement la valeur du $n$-ième terme d’une suite.
• Raison : La raison est la différence constante entre deux termes consécutifs d’une suite arithmétique.
• Somme des $n$ premiers termes : La somme des $n$ premiers termes est la valeur $S_n=u_1+u_2+\cdots+u_n$ d’une suite arithmétique.
• Suite arithmétique : Une suite arithmétique est une suite dont la différence entre deux termes consécutifs est constante.

📖 8. Suites géométriques : définition et raison

🔑 Notions clés & Définitions

• Variable aléatoire X : Une variable aléatoire est une grandeur numérique dont la valeur dépend du résultat d’une expérience aléatoire.
• Loi de probabilité : La loi de probabilité décrit, pour chaque valeur possible de X, la probabilité correspondante.
• Équiprobabilité : L’équiprobabilité est l’hypothèse selon laquelle tous les issues considérées ont la même probabilité.
• Espérance E(X) : L’espérance est la valeur moyenne théorique de X quand on répète l’expérience un très grand nombre de fois.
• Variance V(X) : La variance mesure la dispersion des valeurs de X autour de son espérance.

📝 Points essentiels

• Dans un tirage de 32 cartes, chaque carte a une probabilité 1/32 d’être tirée si on suppose l’équiprobabilité.
• Si X compte le nombre de points obtenus, alors la loi de X se calcule en regroupant les cartes donnant le même total de points.
• La probabilité d’obtenir 10 points correspond à l’événement « as de cœur », donc p(X=10)=1/32.
• La probabilité d’obtenir 5 points correspond à « un autre as », donc p(X=5)=3/32.
• La probabilité d’obtenir 3 points correspond aux figures (Valet, Dame, Roi) et vaut p(X=3)=12/32.
• La probabilité d’obtenir 0 point correspond aux cartes restantes et vaut p(X=0)=16/32, car il y a 4 cartes par couleur qui ne sont ni as ni figure (7, 8, 9, 10).

💡 Astuce mémo

Équiprobabilité → « compter les cartes par total » : 1/32 par carte, puis regrouper (10, 5, 3, 0) pour obtenir la loi de X.

📖 9. Taux d’accroissement et dérivabilité

🔑 Notions clés & Définitions

• Taux d’accroissement : Le taux d’accroissement mesure la variation moyenne d’une fonction entre deux abscisses, rapportée à l’écart des abscisses.
• Dérivabilité : La dérivabilité décrit le fait qu’une fonction admet une dérivée en un point, c’est-à-dire une limite du taux d’accroissement quand l’écart tend vers 0.
• Dérivée : La dérivée est la valeur limite du taux d’accroissement lorsque les deux points se rapprochent indéfiniment autour d’un point donné.
• Limite : Une limite formalise le comportement d’une quantité quand un paramètre (ici l’écart entre deux abscisses) devient arbitrairement petit.

📝 Points essentiels

• Le taux d’accroissement entre $x$ et $x+h$ s’écrit comme un quotient de la variation de $f$ par la variation de la variable, soit un rapport de type $\dfrac{f(x+h)-f(x)}{h}$.
• La dérivabilité en $x$ correspond à l’existence de la limite du taux d’accroissement quand $h\to 0$, ce qui donne la dérivée en $x$.
• Si la limite du quotient $\dfrac{f(x+h)-f(x)}{h}$ n’existe pas (ou diverge), la fonction n’est pas dérivable en $x$.
• La dérivée, quand elle existe, donne une approximation locale : pour $h$ petit, $f(x+h)-f(x)$ est proche de $f'(x)\,h$.
• Le passage au calcul numérique (tableur/Python) consiste à approcher la dérivée en évaluant le quotient pour de petites valeurs de $h$ et en observant la stabilité du résultat.

💡 Astuce mémo

Taux d’accroissement = « variation / distance » ; dérivabilité = « limite quand la distance → 0 ».

📖 10. Tangente à la courbe et équation

🔑 Notions clés & Définitions

• Tangente à une courbe : La tangente à une courbe en un point est la droite qui approche la courbe localement au voisinage de ce point.
• Nombre dérivé : Le nombre dérivé d’une fonction en $x_0$ est le coefficient directeur de la tangente à la courbe au point d’abscisse $x_0$.
• Équation de la tangente : L’équation de la tangente exprime la droite passant par le point $(x_0,f(x_0))$ et ayant pour pente $f'(x_0)$.
• Taux d’accroissement : Le taux d’accroissement mesure la variation moyenne de $f$ entre deux abscisses $a$ et $a+h$.

📝 Points essentiels

• Si $f$ est dérivable en $x_0$, la tangente au point d’abscisse $x_0$ a pour équation $y=f'(x_0)(x-x_0)+f(x_0)$.
• La pente de la tangente en $x_0$ vaut exactement $f'(x_0)$, donc le nombre dérivé est le coefficient directeur.
• Le point de tangence est le point de coordonnées $(x_0,f(x_0))$, et la tangente passe par ce point.
• Le taux d’accroissement entre $a$ et $a+h$ (avec $h\neq 0$) vaut $\dfrac{f(a+h)-f(a)}{h}$.
• Le taux d’accroissement correspond à une pente de sécante, tandis que la tangente correspond à la limite quand $h\to 0$.
• Pour une fonction dérivable, la tangente est la meilleure approximation linéaire locale de $f$ au voisinage de $x_0$.

💡 Astuce mémo

Tangente = pente $f'(x_0)$ + point $(x_0,f(x_0))$ : $y=f'(x_0)(x-x_0)+f(x_0)$.

⚠️ Pièges & confusions fréquents

1. Confondre discriminant et forme canonique : Δ=b²−4ac, et dans a(x−α)²+β on a aussi Δ=4aβ.
2. Mélanger les formules des solutions : pour Δ>0, x= (−b±√Δ)/(2a) ; inverser les signes donne deux racines échangées.
3. Croire que Δ<0 permet une factorisation sur ℝ : le cours dit qu’on ne peut pas factoriser davantage et que le trinôme ne s’annule jamais.
4. Lire le signe du trinôme comme « toujours signe de a » : en cas Δ>0, il change de signe entre les deux racines.
5. Confondre P(A∩B) avec P(A|B) : l’intersection se calcule via produit le long du chemin avec la probabilité conditionnelle correspondante.
6. Oublier la règle « somme des probabilités issues d’un même nœud = 1 » dans un arbre pondéré.
7. Se tromper sur la tangente : l’équation est y=f'(x0)(x−x0)+f(x0), pas y=f'(x0)x+f(x0).

✅ Checklist Examen

1. Identifier la forme d’une fonction du second degré et d’une équation du second degré, puis calculer le discriminant Δ=b²−4ac.
2. Mettre un trinôme sous forme canonique a(x−α)²+β (avec α=b/(2a)) et relier Δ à 4aβ.
3. Résoudre ax²+bx+c=0 selon le signe de Δ : deux solutions, solution double, ou aucune solution réelle.
4. Donner les racines comme solutions de l’équation et savoir les appeler « racines du trinôme ».
5. Factoriser un trinôme sur ℝ quand c’est possible à partir de ses racines (forme factorisée).
6. Construire le tableau de signes : le trinôme est du signe de a sauf entre les racines quand elles existent, et il s’annule aux racines.
7. En probabilités conditionnelles, reconnaître P(B|A) et écrire P(A∩B)=P(A|B)×P(B) (ou l’équivalent selon l’ordre).
8. Calculer le complément : P(Ā)=1−P(A), puis utiliser un arbre pondéré pour obtenir une intersection par produit des branches du chemin.
9. Utiliser la formule des probabilités totales avec une partition A1,…,An : P(B)=Σ P(Ai)P(B|Ai).
10. Maîtriser le produit scalaire : orthogonal ⇔ produit scalaire nul, et dans une base orthonormée (x,y)·(x',y')=xx'+yy'.
11. Savoir exploiter les dérivées : dérivable ⇒ tangente d’équation y=f'(x0)(x−x0)+f(x0), et relier variations à signe de f'.
12. Sur les suites : reconnaître suite arithmétique (raison r, u_n=u0+nr, somme) et suite géométrique (raison q, u_n=u0 q^n, somme), puis déterminer le sens de variation via le signe de la raison ou du quotient.