Faire des maths

ExercicesChapitre 1 — Calcul littéral

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Sommaire

I Réduire une expression littérale

Exercice 1 — Réduire une somme

Réduire, si c'est possible, chaque expression.

a)

  1. A
  2. B
  3. C
  4. D
  5. E
  6. F

b)

  1. G
  2. H
  3. I
  4. J
  5. K
  6. L

c) Réduire, puis ranger les termes suivant les puissances décroissantes de .

  1. M
  2. N
  3. O
  4. P
Corrigé

On ne regroupe que des termes semblables : les entre eux, les entre eux, les nombres entre eux.

a)

b)

c)

Dans , le reste seul : on n'écrit pas .

Exercice 2 — Réduire un produit

Réduire chaque produit.

a)

  1. A
  2. B
  3. C
  4. D
  5. E
  6. F

b) Attention à la règle des signes.

  1. G
  2. H
  3. I
  4. J
  5. K
  6. L
  7. M
  8. N
  9. O
Corrigé

On multiplie les nombres entre eux (règle des signes), puis les lettres entre elles : .

a)

b)

Exercice 3 — Somme ou produit ?

Réduire, si c'est possible, chaque expression. Laquelle ne se réduit pas ? Pourquoi ?

  1. A
  2. B
  3. C
  4. D
Corrigé
 :

est une somme d'un nombre et d'un terme en , qui ne sont pas semblables. et sont des produits : ils se réduisent toujours. est une somme de deux termes semblables : , et non .

II Développer

Exercice 4 — Distributivité simple

Développer et réduire.

a)

  1. A
  2. B
  3. C
  4. D

b)

  1. E
  2. F
  3. G
  4. H
  5. I
  6. J
Corrigé

a)

b)

Dans , on développe d'abord  : on n'additionne pas et .

Exercice 5 — Signes et facteurs négatifs

Développer et réduire.

a)

  1. A
  2. B
  3. C
  4. D

b)

  1. E
  2. F
  3. G
  4. H
Corrigé

Le signe devant le facteur fait partie du facteur : .

a)

b)

Dans  :  ; le change les deux signes.

Exercice 6 — Double distributivité

Développer et réduire.

  1. A
  2. B
  3. C
  4. D
  5. E
  6. F

Pourquoi E se développe-t-il beaucoup plus vite que les autres ?

Corrigé

Chaque terme de la première parenthèse multiplie chaque terme de la seconde : quatre produits, puis on réduit.

n'est pas un produit de deux parenthèses : seul multiplie , c'est une distributivité simple.  : une identité remarquable ira plus vite (partie III).

III Les trois identités remarquables

Exercice 7 — Identité

Développer.

  1. A
  2. B
  3. C
  4. D
  5. E
  6. F
  7. G
  8. H
Corrigé

 : ne pas oublier le double produit .

et non  : le carré porte sur le nombre et sur la lettre.

Exercice 8 — Identité

Développer.

  1. A
  2. B
  3. C
  4. D
  5. E
  6. F
  7. G
  8. H
Corrigé

Le dernier terme est toujours positif : seul le double produit porte le signe .

Exercice 9 — Identité

Développer. Une de ces expressions n'est pas une identité remarquable : laquelle ?

  1. A
  2. B
  3. C
  4. D
  5. E
  6. F
Corrigé

n'est pas une identité remarquable : et ne sont pas opposés ; on utilise la double distributivité.

Exercice 10 — Choisir la bonne méthode

a) Développer et réduire, en choisissant à chaque fois la méthode la plus rapide.

  1. A
  2. B
  3. C
  4. D
  5. E

b) Développer, réduire et ordonner.

  1. F
  2. G
  3. H
Corrigé

a)

b)

Le signe devant un produit change tous les signes : on garde la parenthèse tant que le produit n'est pas réduit. C'est l'erreur n°1 du chapitre.

IV Factoriser

Exercice 11 — Facteur commun

Factoriser.

  1. A
  2. B
  3. C
  4. D
  5. E
  6. F
  7. G
  8. H
  9. I
  10. J
Corrigé

On met en facteur le plus grand diviseur commun des coefficients, et la plus grande puissance de présente dans chaque terme.

Dans ,  : il reste dans la parenthèse, pas . On vérifie en redéveloppant.

Exercice 12 — Identité

Factoriser, si c'est possible. Contrôler le double produit : deux de ces expressions ne sont pas des carrés.

  1. A
  2. B
  3. C
  4. D
  5. E
  6. F
Corrigé

On repère et , puis on vérifie que le troisième terme est bien .

 : et , mais , pas  :

 : et , mais , pas  :

Pour , on range d'abord : .

Exercice 13 — Identités et

a) Factoriser, si c'est possible. Deux de ces expressions ne sont pas des carrés.

  1. A
  2. B
  3. C
  4. D
  5. E
  6. F

b) Factoriser à l'aide de l'identité .

  1. G
  2. H
  3. I
  4. J
Corrigé

a)

 : , pas  :

 : le terme est négatif :

b)

Un carré est toujours positif : si l'un des deux termes « carrés » est négatif (), ce n'est pas une identité remarquable. Dans , les crochets évitent l'erreur de signe : .

Exercice 14 — Facteur commun entre parenthèses

Factoriser, puis réduire chaque facteur.

  1. A
  2. B
  3. C
  4. D
  5. E
  6. F
  7. G

Pour E, écrire  ; pour F et G, écrire le carré comme un produit de deux facteurs égaux.

Corrigé

On écrit le facteur commun devant, puis entre crochets ce qui reste de chaque terme ; on réduit le crochet.

Dans , le devant le second produit change les deux signes de . Dans , sans le , on oublie le .

V Résoudre des équations

Exercice 15 — Équations du premier degré

Résoudre dans  :

  1. a)
  2. b)
  3. c)
  4. d)

Que se passe-t-il pour l'équation d) ?

Corrigé
  1. a)
    , donc  :
  2. b)
    , donc  :
  3. c)
    , donc  :
  4. d)
    , soit , impossible :

En d), les disparaissent et il reste une égalité fausse : aucune solution.

Exercice 16 — Équations avec des parenthèses

Résoudre dans  :

  1. a)
  2. b)
  3. c)
  4. d)
Corrigé
  1. a)
    , soit  :
  2. b)
    , soit  :
  3. c)
    , soit  :
  4. d)
    , soit  :

En c),  : le devant la parenthèse change les deux signes.

Exercice 17 — Équations produit

Résoudre dans  :

  1. a)
  2. b)
  3. c)
  4. d)
  5. e)
  6. f)
  1. g)
  2. h)
Corrigé
  1. a)
    ou  :
  2. b)
    ou  :
  3. c)
    ou  :
  4. d)
     :
  5. e)
     :
  6. f)
     :
  7. g)

     :
  8. h)

     :

En e), diviser par ferait perdre la solution  : on factorise. En d), le carré est nul seulement si  : une seule solution.

Exercice 18 — Un premier problème

Un magasin d'électronique reçoit composants : des résistances, des condensateurs et des diodes. Il y a deux fois plus de résistances que de condensateurs, et condensateurs de plus que de diodes.

Combien le magasin a-t-il reçu de composants de chaque sorte ?

Corrigé

Soit le nombre de condensateurs. Il y a résistances et diodes.

Vérification : .

«  condensateurs de plus que de diodes » : ce sont les diodes qui en ont de moins, et non .

VI Mise en équation

Exercice 19 — Deux commandes de câbles

Un club de robotique achète câbles à  € l'un. Un second club achète câbles de plus, à  € l'un. Les deux clubs dépensent la même somme.

  1. a)
    Exprimer en fonction de la dépense du premier club, le nombre de câbles achetés par le second club, puis sa dépense.
  2. b)
    Combien de câbles le premier club a-t-il achetés ?
Corrigé
  1. a)
    Premier club : euros ; le second achète câbles et dépense euros, soit .
  2. b)
    , soit et .
    Vérification : et .

Exercice 20 — Une question d'âges

Une technicienne a ans, sa fille ans et son petit-fils ans. Elle affirme : « Avant mes ans, la somme de vos deux âges sera égale au mien. » A-t-elle raison ?

On peut appeler le nombre d'années qui passent, mettre l'énoncé en équation, puis comparer l'âge atteint à ans.

Corrigé

Dans années, la technicienne aura ans, sa fille et son petit-fils .

Dans ans : , l'âge de la technicienne. Or  : .

Trouver ne suffit pas : on compare le résultat à la condition de l'énoncé (avant ans).

Exercice 21 — Trottinettes en libre-service

Un opérateur de trottinettes facture  € le déverrouillage, puis  € la minute.

  1. a)
    Combien coûte un trajet de minutes ?
  2. b)
    Un trajet a coûté  €. Combien de minutes a-t-il duré ?
  3. c)
    Un second opérateur facture  € la minute, sans déverrouillage. Pour quelle durée les deux opérateurs coûtent-ils le même prix ?
Corrigé
  1. a)
     :
  2. b)
    , soit et  :
  3. c)
    , soit et  :

VII Résoudre des inéquations

Exercice 22 — Inéquations immédiates

Résoudre dans et donner les solutions sous forme d'intervalle :

  1. a)
  2. b)
  3. c)
  4. d)
  5. e)
  6. f)
  7. g)
  8. h)
Corrigé
  1. a)
     :
  2. b)
     :
  3. c)
     :
  4. d)
    ,  :
  5. e)
    (division par  : le sens change) :
  6. f)
    ,  :
  7. g)
    ,  :
  8. h)
    , ,  :

Crochet fermé pour ou , ouvert pour ou  ; toujours ouvert du côté de l'infini.

Exercice 23 — L'inconnue des deux côtés

Résoudre dans  :

  1. a)
  2. b)
  3. c)
  4. d)
  5. e)
  6. f)

Que remarque-t-on pour e) et f) ?

Corrigé
  1. a)
    ,  :
  2. b)
    ,  :
  3. c)
    ,  :
  4. d)
    , ,  :
  5. e)
    , soit , toujours vrai :
  6. f)
    , soit , toujours faux :

En e) et f), les disparaissent : une inégalité vraie donne , une inégalité fausse .

Exercice 24 — Inéquations avec des fractions

Résoudre dans  :

  1. a)
  2. b)
  3. c)
  4. d)
Corrigé
  1. a)
    ,  :
  2. b)
    ,  :
  3. c)
    On multiplie par  : , soit  :
  4. d)
    On multiplie par  : , soit  :

On multiplie par un nombre positif : le sens ne change pas. Un numérateur précédé d'un se met entre parenthèses.

VIII Tableaux de signes

Exercice 25 — Signe d'une expression affine

Dresser le tableau de signes de chaque expression.

  1. 1)
  2. 2)
  3. 3)
  4. 4)
  5. 5)
  6. 6)
Corrigé

On résout d'abord  ; après la valeur trouvée, le signe est celui de .

Exercice 26 — Signe d'un produit de deux facteurs

Dresser le tableau de signes de chaque expression.

  1. 1)
  2. 2)
  3. 3)
  4. 4)

Pour 4), factoriser d'abord.

Corrigé

1)  ; valeurs et . 2)  ; pour  ; pour . 3)  ; valeurs et  ; signe , ,  : positif sur , négatif ailleurs (sauf en et , où il est nul).

4)  ; valeurs et  ; signe , ,  : négatif sur , positif sur et sur .

Les valeurs de la première ligne sont rangées dans l'ordre croissant ; la dernière ligne vient de la règle des signes, colonne par colonne.

Exercice 27 — Signe d'un produit de trois facteurs

Dresser le tableau de signes de chaque expression : une ligne par facteur, puis la ligne du produit.

  1. 1)
  2. 2)
  3. 3)
      (factoriser d'abord )
Corrigé

1)  ; valeurs , et . 2)  ; valeurs , et  ; tous les coefficients de sont positifs, comme en 1) : signe , , , .

3)  ;  ; valeurs , et .

En 3), le facteur est positif avant  : le signe du produit commence par .

IX Inéquations produit

Exercice 28 — Deux facteurs

Résoudre dans , à l'aide d'un tableau de signes :

  1. a)
  2. b)
  3. c)
  4. d)
Corrigé

a)  ; valeurs et .

Pour la suite, seule la ligne du produit est donnée.

b) Valeurs et  ; signe , ,  :

c) Valeurs et  ; signe , ,  :

d) Valeurs et  ; signe , ,  :

Inégalité large (, ) : les valeurs qui annulent sont solutions, crochets fermés. Inégalité stricte : crochets ouverts.

Exercice 29 — Trois facteurs

Résoudre dans  :

  1. a)
  2. b)
  3. c)
  4. d)
Corrigé

a)  ; valeurs , et .

b) Valeurs , et  ; signe , , ,  :

c) Valeurs , et  ; signe , , ,  :

d)  ; valeurs , et  ; signe , , ,  :

En b), le facteur est positif avant  : le produit commence par .

Exercice 30 — Factoriser avant de résoudre

Résoudre dans  :

  1. a)
  2. b)
  3. c)
  4. d)
Corrigé
  1. a)
     ; signe , ,  :
  2. b)
     ; signe , ,  :
  3. c)
     ; valeurs , ,  ; signe , , ,  :
  4. d)
    , soit  :

ne donne pas seulement  : le tableau de signes évite cette erreur.

X Inéquations quotient

Exercice 31 — Premières inéquations quotient

1) Donner la valeur interdite de , et .

2) Résoudre dans  :

  1. a)
  2. b)
  3. c)
  4. d)
Corrigé

1) pour  ; pour  ; pour .

2) a) Valeur interdite  ; le numérateur s'annule en .

b) Interdite  ; numérateur nul en  ; signe , ,  :

c) Interdite  ; numérateur nul en  ; signe , ,  :

d) Interdite  ; numérateur nul en  ; signe , ,  :

Même avec ou , la valeur interdite a toujours un crochet ouvert.

Exercice 32 — Avec une factorisation

Résoudre dans , après avoir donné les valeurs interdites :

  1. a)
  2. b)
  3. c)
Corrigé

a)  ; interdite  ; numérateur nul en et .

b)  ; interdite  ; numérateur nul en et  ; signe , , ,  :

c)  ; interdites et  ; numérateur nul en  ; signe , , ,  :

Exercice 33 — Tout ramener d'un même côté

Résoudre dans  :

  1. a)
  2. b)
  3. c)
Corrigé

a) Interdite .

Numérateur nul en  ; signe , ,  :

b) Interdite .

Numérateur nul en  ; et sont positifs avant leur valeur ; signe , ,  :

c) Interdite .

Numérateur nul en  ; signe , ,  :

Multiplier par serait faux : son signe dépend de , on ne saurait pas s'il faut changer le sens.

XI Problèmes avec des inéquations

Exercice 34 — Seuil de rentabilité

Un atelier assemble des modules Bluetooth. Pour modules par jour (avec ), le coût de production est et la recette , en euros.

  1. 1)
    Calculer et . L'atelier fait-il un bénéfice ce jour-là ?
  2. 2)
    Résoudre . À partir de combien de modules par jour l'atelier fait-il un bénéfice ?
  3. 3)
    Le coût moyen d'un module est . Combien de modules faut-il assembler pour que ce coût moyen ne dépasse pas  € ?
Corrigé
  1. 1°)
    et .
     : .
  2. 2°)
    , soit et .
  3. 3°)
    , soit .
     : le quotient a le signe de .
    , soit  :

est un nombre entier de modules : au-dessus de , le premier entier est .

Exercice 35 — Louer un utilitaire électrique

Une entreprise de livraison loue un utilitaire électrique pour la journée et parcourt kilomètres, avec . Trois loueurs :

  1. 1)
    Calculer le prix de  km, puis de  km, chez A et chez B. Quel loueur est le moins cher dans chaque cas ?
  2. 2)
    Exprimer en fonction de le prix chez A et le prix chez B.
  3. 3)
    Résoudre et interpréter le résultat.
  4. 4)
    Chez B, l'entreprise ne veut pas dépenser plus de  €. Combien de kilomètres peut-elle parcourir au plus ?
  5. 5)
    Pour quelles distances le loueur C est-il strictement moins cher que les deux autres ? Justifier.
Corrigé
  1. 1°)
     km : A coûte  €, B coûte  € : .
     km : A coûte  €, B coûte  € : .
  2. 2°)
      et  
  3. 3°)
    , soit et .
  4. 4°)
    , soit et  :
  5. 5°)
    .
     : , soit .
     : , soit .
    Les deux à la fois, avec  :

« Moins cher que les deux autres » : les deux conditions sont vraies en même temps ; on garde la plus exigeante.

Exercice 36 — Bénéfice d'un fabricant de trottinettes

Un atelier fabrique chaque semaine entre et trottinettes. Pour trottinettes, son bénéfice, en euros, est

  1. 1)
    Calculer et . L'atelier fait-il un bénéfice dans chaque cas ?
  2. 2)
    Développer . Qu'en déduit-on pour  ?
  3. 3)
    Résoudre sur , à l'aide d'un tableau de signes.
  4. 4)
    Combien de trottinettes l'atelier doit-il fabriquer par semaine pour faire un bénéfice ?
  5. 5)
    L'atelier vise un bénéfice d'au moins  €. Vérifier que , puis en déduire le nombre de trottinettes à fabriquer.
Corrigé
  1. 1°)
    , soit  : perte.
    , soit  : bénéfice.
  2. 2°)

    Donc .

  3. 3°)
    Valeurs et .
  4. 4°)
  5. 5°)

    C'est bien .
    s'écrit  ; on divise par , le sens change : , signe , , .

Le tableau est fait sur  : la première colonne commence à , pas à .