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3e · Chapitre 2 · Calcul littéral et équations

Calcul littéral

30 exercices corrigés

1 Rappels : développer

Développer, c'est transformer un produit en somme.

Rappel
  • simple distributivité : \(k(a + b) = ka + kb\) ;
  • double distributivité : \((a + b)(c + d) = ac + ad + bc + bd\).

Exemple : \((x + 2)(3x - 1) = 3x^2 - x + 6x - 2 = 3x^2 + 5x - 2\).

2 Les identités remarquables

Trois produits reviennent si souvent qu'on apprend leur développement par cœur.

À retenir — les identités remarquables

Pour tous nombres \(a\) et \(b\), \[(a + b)^2 = a^2 + 2ab + b^2\] \[(a - b)^2 = a^2 - 2ab + b^2\] \[(a + b)(a - b) = a^2 - b^2\]

a² ab ab b² a b a b Aire du grand carré : (a + b)² Somme des 4 morceaux : a² + 2ab + b²
Le carré de côté a + b est formé d'un carré a², d'un carré b² et de deux rectangles ab : (a + b)² = a² + 2ab + b².
Exemples
  • \((x + 5)^2 = x^2 + 2 \times x \times 5 + 5^2 = x^2 + 10x + 25\) ;
  • \((3x - 2)^2 = (3x)^2 - 2 \times 3x \times 2 + 2^2 = 9x^2 - 12x + 4\) ;
  • \((x - 7)(x + 7) = x^2 - 49\).
Attention

\((a + b)^2 \ne a^2 + b^2\) ! Il ne faut pas oublier le double produit \(2ab\). Par exemple \((3 + 4)^2 = 49\) alors que \(3^2 + 4^2 = 25\).

En calcul mental

\(99^2 = (100 - 1)^2 = 10\,000 - 200 + 1 = 9\,801\) ; \(\;21 \times 19 = (20 + 1)(20 - 1) = 400 - 1 = 399\).

3 Factoriser

Factoriser, c'est transformer une somme en produit. On essaie dans l'ordre :

Méthode
  1. chercher un facteur commun : \(6x^2 + 9x = 3x(2x + 3)\) ; \(\;(x + 1)(2x - 3) + (x + 1)(x + 5) = (x + 1)(3x + 2)\) ;
  2. reconnaître une différence de deux carrés : \(a^2 - b^2 = (a - b)(a + b)\).

Exemples : \(x^2 - 16 = (x - 4)(x + 4)\) ; \(\;9x^2 - 25 = (3x - 5)(3x + 5)\).

Vérifier

On peut toujours contrôler une factorisation en redéveloppant.

4 L'équation produit nul

Propriété

Un produit est nul si et seulement si l'un au moins de ses facteurs est nul. \[A \times B = 0 \quad \text{signifie} \quad A = 0 \text{ ou } B = 0\]

Exemple

Résoudre \((x - 3)(2x + 5) = 0\).

  • \(x - 3 = 0\) donne \(x = 3\) ;
  • \(2x + 5 = 0\) donne \(x = -\dfrac{5}{2}\).

L'équation a deux solutions : \(3\) et \(-\dfrac{5}{2}\).

Méthode — résoudre une équation en factorisant

On met tout dans le même membre (il reste « \(= 0\) »), on factorise, puis on utilise la propriété du produit nul. \(x^2 = 5x\) s'écrit \(x^2 - 5x = 0\), soit \(x(x - 5) = 0\) : solutions \(0\) et \(5\).

Piège

Ne jamais « diviser par \(x\) » dans \(x^2 = 5x\) : on perdrait la solution \(x = 0\).

5 Démontrer avec le calcul littéral

Le calcul littéral permet de prouver qu'une propriété est vraie pour tous les nombres.

Exemple

« la différence des carrés de deux entiers consécutifs est toujours impaire ». Si \(n\) est un entier, \((n + 1)^2 - n^2 = n^2 + 2n + 1 - n^2 = 2n + 1\), qui est un nombre impair.

Pour aller plus loin

Contenu facultatif, non exigible.

Au lycée, tu apprendras à étudier le signe d'un produit avec un tableau de signes, et à simplifier des quotients comme \(\dfrac{x^2 - 9}{x + 3}\).


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