Solution Série d'exercices : Calcul dans ℝ 2nd Serie 2

Classe: 
Seconde

Exercice 1 : Calculer les opérations

 1. A=1+13+14

On met au même dénominateur :

A=1+13+14=1212+412+312=12+4+312=512

Réponse : A=512

 2. B=(3237)×(13+52)

D’abord les parenthèses :

 3237=21614=1514- 13+52=2+156=136

Donc :

B=1514×136=19584

On simplifie (3 divise le numérateur et le dénominateur) :

B=6528

Réponse : B=6528

 3. C=(323)÷(72+2)

 323=923=73
 72+2=7+42=112

Donc :

C=73÷112=73×211=1433

Réponse :C=1433

 4. D=5125+12

Calcul au dénominateur :

 125=52
 52+12=42=2

Donc :

D=52=52

Réponse : D=52

 

  Exercice 2

1. E=31223+575+27

On commence par simplifier chaque racine :

 12=4×3=23
 75=25×3=53
 27=9×3=33

Donc :

E=3(23)23+5(53)+33=6323+253+33

Additionnons les coefficients :

E=(62+25+3)3=323

Réponse : E=323

 2. F=112×567

On utilise : a×b=a×b

F=112×567

Calculons ce produit :

112×567=(16×7)×(81×7)=16×81×49

Or :

 16=4
 81=9
 49=7

Donc :

F=16×81×49=4×9×7=252

Réponse : F=252

 3. G=545+5+320

Simplifions chaque racine :

 45=9×5=35
 20=4×5=25

Donc :

G=5(35)+5+3(25)=155+5+65

G=(15+1+6)5=225

Réponse : G=225v

 4. H=252+5

On rationalise le dénominateur :

H=252+5×2525=(25)2(2+5)(25)

Calcul du numérateur :

(25)2=445+5=945

Calcul du dénominateur :

(2+5)(25)=45=1

Donc :

H=9451=9+45

Réponse : H=9+45
 

  Exercice 3

 1. Écrire plus simplement les expressions suivantes

 a. X=38+32722128

On simplifie les racines :

 8=4×2=22
 32=16×2=42
 72=36×2=62
 128=64×2=82

Donc :

X=3(22)+42622(82)=62+4262162

X=(6+4616)2=(12)2

Réponse : X=122

 b. Y=20+34577+500

Simplifions :

 20=4×5=25
 45=9×5=35
 500=100×5=105

Donc :

Y=25+3(35)77+105=25+95+10577

Y=(2+9+10)577=21577

Réponse : Y=21577

 2. On donne :  
m=123 et p=1343

 a. Montrer que m est négatif

 232×1.732=3.464
- Donc m13.464=2.464

12=1
(23)2=(2)2x(3)2=4x3=12
1<12
Donc
12<(23)2
 1<23
D'ou 123<0

Donc m est bien négatif.

 b. Calculer m2 et en déduire que p=m

On calcule :

m2=(123)2=122123+(23)2=143+12=1343

Donc :

p=1343=m2=|m|=m(car m est négatif)\
Conclusion : p=m

Exercice 4

 1. Développer, réduire et ordonner :

 a. A=(53)2

On utilise : (ab)2=a22ab+b2

A=(5)2253+(3)2=5215+3=8215

Réponse : A=8215

 b. B=(35)(3+5)

C’est une différence de carrés :  
B=32(5)2=95=4

Réponse : B=4

 c. C=(x+2)3

Formule : (a+b)3=a3+3a2b+3ab2+b3

C=x3+3x2(2)+3x(4)+8=x3+6x2+12x+8

Réponse : C=x3+6x2+12x+8

 d. D=(x1)3

Formule : (ab)3=a33a2b+3ab2b3

D=x33x2(1)+3x(1)1=x33x2+3x1

Réponse : D=x33x2+3x1

 2. Factoriser :

 a. F=x3+1

Identité : a3+b3=(a+b)(a2ab+b2)

F=x3+1=(x+1)(x2x+1)

Réponse : F=(x+1)(x2x+1)

 b. G=x322

On reconnaît : a3b3=(ab)(a2+ab+b2)

 b=322, donc on pose simplement :

G=x3(22)=(x322)(x2+x322+(322)2)

Réponse : factorisation formelle en racine cubique.  
Sinon, on laisse : G=x322 (non factorisable simplement avec rationnels).

 c. H=x3164

Identité : a3b3=(ab)(a2+ab+b2)

 a=x, b=14

H=(x14)(x2+14x+116)

Réponse :  
H=(x14)(x2+14x+116)

Exercice 5


 1. Développer, réduire et ordonner :

 a. f(x)=(2x3)3(3x+1)2(2x+3)

Développement de (2x3)3 :  
Utilisons la formule :  
(ab)3=a33a2b+3ab2b3

Ici, a=2x, b=3 :

(2x3)3=8x336x2+54x27

---

Développement de (3x+1)2(2x+3)

D’abord :  
(3x+1)2=9x2+6x+1

Ensuite :

(9x2+6x+1)(2x+3)

On développe :

 9x2(2x)=18x3
 9x2(3)=27x2
 6x(2x)=12x2
 6x(3)=18x
 1(2x)=2x
 1(3)=3

Total :  
18x3+15x2+16x+3

Donc :

f(x)=(8x336x2+54x27)(18x3+15x2+16x+3)

On enlève les parenthèses :

f(x)=8x336x2+54x27+18x315x216x3

On réduit :

(8x3+18x3)+(36x215x2)+(54x16x)+(273)=26x351x2+38x30

Réponse :  
f(x)=26x351x2+38x30

 b. g(x)=(x+5)3+(x2+3)+(x2+3)(2x+7)

Développement de (x+5)3 :  
=x3+3x2(5)+3x(25)+125=x3+15x2+75x+125

(x2+3)(2x+7) :

 x2(2x)=2x3
 x2(7)=7x2
 3(2x)=6x
 3(7)=21

Total :
2x3+7x26x+21

Ajoutons tous les termes :

g(x)=(x3+15x2+75x+125)+(x2+3)+(2x3+7x26x+21)

On regroupe :

 x32x3=x3
 15x2+x2+7x2=23x2
 75x6x=69x
 125+3+21=149

Réponse :
g(x)=x3+23x2+69x+149

 2. Factoriser :

 a. p(x)=8x3+125

Reconnaissance d'une somme de cubes :

8x3+125=(2x)3+(5)3=(2x+5)(4x210x+25)

Réponse :  
p(x)=(2x+5)(4x210x+25)

 b. q(x)=3x327

Mettons d’abord 3 en facteur :

q(x)=3(x39)=3(x39)(x2+x39+381)

Réponse (exacte) :  
q(x)=3(x39)ou avec racines cubiques : 3(x39)(x2+x39+381)
 

  Exercice 6

Écrire sans les valeurs absolues

 a.  
a=|(13)(1+3)|

Commençons par développer le produit :
(13)(1+3)=(1)(1)+(1)(3)+(3)(1)+(3)(3)

=1333=1233=423

Donc :
a=|423|

Sachant que 423<0, sa valeur absolue est l'opposé :

Réponse :  
a=4+23

 b.  
b=|252+5|

Ici, la valeur du numérateur est négative car 5>2, donc 25<0, alors que le dénominateur est positif.

Donc la fraction est négative, et sa valeur absolue est l’opposée :

b=252+5=522+5

Réponse :  
b=522+5
 

  Exercice 7


  1. Résoudre dans R les équations suivantes :

 a. |2x4|=5

Rappel : La valeur absolue d’un réel est toujours positive ou nulle, donc elle ne peut jamais être négative.

Réponse :  
Aucune solution, car |2x4|=5 est impossible.

 b. |x+2|=0

Une valeur absolue est nulle uniquement si le contenu est nul.

x+2=0x=2

Réponse : x=2

 c. |2x+3|=5

Deux cas à envisager :

2x+3=5ou2x+3=5

1. 2x+3=52x=2x=1

2. 2x+3=52x=8x=4

Réponse : x=1 ou x=4

 d. |x+1|=|3x1|

Deux cas :

Cas 1 :  
x+1=3x12x=2x=1

Cas 2 :  
x+1=(3x1)x+1=3x+14x=0x=0

Réponse : x=0 ou x=1
 

Exercice 8


 1. Résoudre dans R les équations suivantes :

 a. |2x5|=7

Deux cas :

1. 2x5=72x=12x=6

2. 2x5=72x=2x=1

Réponse : x=1 ou x=6

 b. |23x|=|x3|

Deux cas :

Cas 1 :  
23x=x34x=5x=54

Cas 2 :  
23x=(x3)=x+32x=1x=12

Réponse : x=54 ou x=12

 c. |5x+3|=10

 Une valeur absolue ne peut pas être négative.

Réponse : Aucune solution

 d. (2x1)(2x+3)=0

Un produit est nul si l’un des facteurs est nul :

1. 2x1=0x=12

2. 2x+3=0x=32

Réponse : x=12 ou x=32

 e. 2x52x=0

Un quotient est nul si le numérateur est nul (et le dénominateur non nul) :

1. 2x5=0x=52

2. On vérifie que 2x0x2, donc OK

Réponse : x=52

 2. Résoudre dans R les inéquations suivantes :

 f. |54x|3

Une valeur absolue est toujours ≥ 0, donc elle ne peut jamais être ≤ -3.

Réponse : Aucune solution

 b. |x5|<3

Cette inéquation signifie que la distance entre x et 5 est strictement inférieure à 3 :

3<x5<32<x<8

Réponse : x]2;8[

 c. |5x2|0

Une valeur absolue est ≤ 0 uniquement si elle est égale à 0 :

5x2=0x=25

Réponse : x=25

 d. 2x13x5+25

On commence par tout regrouper :

2x13x5250

Regroupons les termes :

(2xx5)+(1325)=(10xx5)+(5+615)=9x51115

Donc :
9x5111509x51115x1115×59=55135=1127

Réponse : x1127

 Exercice 9


 1. Donner le système associé aux intervalles suivants :

 a. ]1;3[

C’est l’intervalle ouvert entre 1 et 3, ce qui signifie :

Système :
{x>1x<3

 b. ];1]

Intervalle allant jusqu’à 1, inclus :

Système :
x1

 2. Donner l’intervalle correspondant aux systèmes suivants :

 a. {xR/x0}

Intervalle :
[0 ; +[

 b. {xR/2x<7}

Intervalle :
[2 ; 7[

Exercice 10

Déterminer AB et AB

 1.  
A=[1;7]etB=]0;3[

- Intersection : Ce sont les valeurs communes → ]0;3[
- Réunion : On prend tout ce qui est dans A ou B → [1;7]

Réponse :  

- AB=]0;3[  
- AB=[1;7]

 2.  
A=];0]etB=[0;+[

- Intersection : La seule valeur commune est 0 → {0}
- Réunion : Ça couvre tout R];+[

Réponse :  

 AB={0}  
 AB=R

 3.  
A=]2;5]etB=[6;10]

- Intersection : Pas de chevauchement → Ø
- Réunion : On note l’union de deux intervalles disjoints →  
  ]2;5][6;10]

Réponse :  

 AB=  
 AB=]2;5][6;10]

 4.  
A=];1]etB=]1;+[

- Intersection : Ils ne se touchent pas (1 n’est dans aucun) → Ø
- Réunion : L’ensemble des réels sauf 1 →  
  ];1[]1;+[=R{1}

Réponse :  

 AB=  
 AB=R{1}
 

 Exercice 11

– Traduire les situations et résoudre

 1. La somme d'un nombre et de 3 vaut 5 ; détermine ce nombre.

La situation nous dit que la somme de x (le nombre recherché) et 3 donne 5. Cela se traduit par l’équation :

x3=5

On résout :

x=5+3x=8

Réponse : Le nombre recherché est x=8.

 2. La différence de 4 et un nombre vaut 7, quel est ce nombre ?

La différence entre 4 et x (le nombre recherché) donne 7. Cela se traduit par l’équation :

4x=7

On résout :

x=74x=3x=3

Réponse : Le nombre recherché est x=3.

 3. La somme du double d'un nombre avec 1 est supérieur ou égale à 4.

On dit que la somme du double de x avec 1 est supérieure ou égale à 4. Cela se traduit par l’inéquation :

2x+14

On résout :

2x412x3x32

Réponse : x32.

 4. La différence du quadruple d'un nombre avec 3 est strictement inférieur à la somme du triple de ce nombre avec 5.

La différence du quadruple de x avec 3 est inférieure à la somme du triple de x avec 5. Cela se traduit par l’inéquation :

4x3<3x+5

On résout :

4x3x<5+3x<8

Réponse : x<8.

 

Ajouter un commentaire