ACTIVITÉS NUMÉRIQUES II — cours
1ère année · section Tronc commun · mathématiques, programme officiel tunisien.
Le cours
Point de départ · 1
Sur une droite graduée, quelle est la distance entre le point d'abscisse −3 et l'origine 0 ?
Remarque
Une distance est toujours positive ou nulle. La distance de −3 à 0 vaut 3, notée ∣−3∣=3.
Définition · 2
Définition de la valeur absolue
La valeur absolue d'un réel a, notée ∣a∣, est la distance de ce réel à 0 sur la droite graduée.
∣a∣={a−asi a≥0si a≤0
Remarque
Pour tout réel a, ∣a∣≥0 et ∣−a∣=∣a∣.
Définition · 3
Racine carrée d'un carré
x2=∣x∣pour tout reˊel x
Remarque
Une racine carrée est toujours positive : (−5)2=∣−5∣=5.
Piège classique · 4
Quelle est l'écriture simplifiée de (1−3)2 ?
Attention
Écrire (1−3)2=1−3 en supprimant directement le radical et le carré.
À la place : Puisque 1<3, on a 1−3<0. Ainsi : (1−3)2=∣1−3∣=−(1−3)=3−1.
Exemple travaillé · 5
Écrire f(x)=∣x+4∣ sans les barres de valeur absolue selon les valeurs de x.
1On étudie le signe de x+4 : x+4=0 pour x=−4.
2Si x∈[−4;+∞[, alors x+4≥0, donc :
f(x)=x+4 3Si x∈]−∞;−4], alors x+4≤0, donc :
f(x)=−(x+4)=−x−4 Vérification · 6
Simplifier sans radical : (−7)2 et (π−4)2.
Remarque
(−7)2=∣−7∣=7. Comme π≈3,14<4, la différence π−4 est négative, donc (π−4)2=∣π−4∣=4−π.
Rappel · 7
Traduire la double inégalité −2≤x<5 sous forme d'intervalle.
Remarque
L'inégalité large (≤) impose un crochet fermé et l'inégalité stricte (<) un crochet ouvert : x∈[−2;5[.
Définition · 8
Valeur absolue et encadrement
Soit c∈R et r≥0. L'inéquation ∣x−c∣≤r exprime que la distance entre x et c est inférieure ou égale à r.
∣x−c∣≤r⟺c−r≤x≤c+r⟺x∈[c−r;c+r]
Remarque
Pour c=0 : ∣x∣≤r⟺−r≤x≤r⟺x∈[−r;r].
Définition · 9
Inéquations d'éloignement
Soit c∈R et r>0. L'inéquation ∣x−c∣≥r traduit que la distance entre x et c est supérieure ou égale à r.
∣x−c∣≥r⟺x≤c−roux≥c+r
Remarque
L'ensemble des solutions est la réunion de deux demi-droites : x∈]−∞;c−r]∪[c+r;+∞[.
Piège classique · 10
Quelle écriture traduit l'inéquation ∣2x+1∣>5 ?
Attention
Écrire un double encadrement impossible comme −5>2x+1>5.
À la place : Une condition en « > » sépare deux branches disjointes : 2x+1>5 ou 2x+1<−5, soit x∈]−∞;−3[∪]2;+∞[.
Exemple travaillé · 11
Résoudre dans R l'inéquation ∣2x−5∣≤7.
1On applique la définition sous forme de double inégalité :
−7≤2x−5≤7 2On ajoute 5 à tous les membres :
−7+5≤2x≤7+5⟺−2≤2x≤12 3On divise par 2 (positif) :
−1≤x≤6 4L'ensemble des solutions est :
S=[−1;6] Vérification · 12
Déterminer l'ensemble des solutions de l'inéquation ∣x−2∣<21.
Remarque
∣x−2∣<21⟺−21<x−2<21⟺23<x<25, soit S=]23;25[.
Rappel · 13
Quelle égalité est vraie pour tous réels a≥0 et b≥0 ?
Remarque
La racine carrée est multiplicative : a×b=a×b. En revanche, elle ne se distribue pas sur l'addition : a+b=a+b.
Définition · 14
Forme réduite a√b
Pour écrire un radical sous la forme ab avec b entier le plus petit possible, on extrait les carrés parfaits sous la racine.
k2×b=kb(k>0,b>0)
Remarque
Exemple : 72=36×2=62×2=62.
Définition · 15
Expression conjuguée
Pour éliminer un radical au dénominateur d'une fraction, on multiplie numérateur et dénominateur par l'expression conjuguée.
(a−b)(a+b)=a−b(a≥0,b≥0)
Remarque
L'identité remarquable (u−v)(u+v)=u2−v2 fait disparaître les racines.
Exemple travaillé · 16
Écrire sans radical au dénominateur : B=3−31.
1L'expression conjuguée de (3−3) est (3+3).
2On multiplie le numérateur et le dénominateur par (3+3) :
B=(3−3)(3+3)1×(3+3) 3On applique l'identité (u−v)(u+v)=u2−v2 au dénominateur :
B=(3)2−323+3=3−93+3=−63+3=−63+3 Exemple travaillé · 17
Calculer sans calculatrice : S=2+11+3+21+4+31.
1On transforme le premier terme à l'aide de son expression conjuguée :
2+11=(2+1)(2−1)2−1=2−12−1=2−1 2De même pour les deux autres termes :
3+21=3−2et4+31=4−3 3On réécrit la somme S :
S=(2−1)+(3−2)+(4−3) 4Par simplification télescopique, les termes intermédiaires s'annulent :
S=−1+4=−1+2=1 Vérification · 18
Écrire sans radical au dénominateur : 5−12.
Remarque
5−12=(5−1)(5+1)2(5+1)=5−12(5+1)=42(5+1)=25+1.
Définition · 19
Méthodes de comparaison
Pour comparer deux réels a et b :
a≤b⟺a−b≤0
Pour deux réels strictement positifs a>0 et b>0 :
a≤b⟺a2≤b2⟺a≤b
Remarque
L'élévation au carré conserve l'ordre pour des nombres positifs.
Exemple travaillé · 20
Comparer les deux réels positifs a=125 et b=512.
1On calcule le carré de chaque terme :
a2=(125)2=144×5=720 2b2=(512)2=25×12=300 3On compare les carrés :
720>300⟺a2>b2 4Comme a et b sont strictement positifs :
125>512 Définition · 21
Comparaison de x, x² et √x
Soit x un réel strictement positif :
Si x>1,x<x<x2Si 0<x<1,x2<x<x
Remarque
Pour un réel compris entre 0 et 1, l'élévation au carré diminue la valeur.
Piège classique · 22
Soit y=1−10−10. Quel est le bon classement dans l'ordre croissant entre y, y2 et y ?
Attention
Penser que le carré est toujours supérieur à la base et écrire y<y2.
À la place : Comme 10−10>0, on a 0<y<1. Sur l'intervalle ]0;1[, on a y2<y<y.
Vérification · 23
Soit A=1+10−10. Ranger A, A2 et A dans l'ordre croissant.
Remarque
Comme 10−10>0, on a A>1. Pour tout réel A>1, la propriété donne A<A<A2.
Définition · 24
Somme et différence d'encadrements
Pour additionner deux encadrements, on ajoute membre à membre :
x1≤a≤x2ety1≤b≤y2⟹x1+y1≤a+b≤x2+y2
Pour soustraire, on ajoute l'opposé : a−b=a+(−b).
−y2≤−b≤−y1⟹x1−y2≤a−b≤x2−y1
Remarque
La soustraction directe membre à membre est interdite.
Définition · 25
Encadrement du produit
Pour des réels strictement positifs, on multiplie membre à membre :
0<x1≤a≤x2et0<y1≤b≤y2⟹x1y1≤ab≤x2y2
Remarque
Si une variable est négative, on encadre d'abord son opposé positif avant de multiplier.
Définition · 26
Inverse et quotient
Pour des réels strictement positifs, le passage à l'inverse renverse l'ordre :
0<y1≤b≤y2⟹y21≤b1≤y11
Le quotient s'obtient par le produit :
ba=a×b1
Piège classique · 27
On donne 21≤a≤23 et 2≤b≤3. Quel est l'encadrement de a−b ?
Attention
Soustraire membre à membre : (21−2)≤a−b≤(23−3), ce qui donnerait −23≤a−b≤−23.
À la place : On encadre −b : −3≤−b≤−2. On additionne avec a : 21+(−3)≤a+(−b)≤23+(−2), d'où −25≤a−b≤−21.
Exemple travaillé · 28
On donne 21≤a≤23 et −3≤b≤−2. Encadrer le produit ab et le quotient ba.
1On encadre −b pour obtenir des bornes positives :
2≤−b≤3 2On multiplie les encadrements positifs membre à membre :
21×2≤a(−b)≤23×3⟺1≤−ab≤29 3On multiplie par −1 en inversant l'ordre :
−29≤ab≤−1 4Pour le quotient, on encadre −b1 :
31≤−b1≤21 5On multiplie a par −b1 puis par −1 :
61≤−ba≤43⟺−43≤ba≤−61 Vérification · 29
Sachant que 3,5<x<3,6, déterminer un encadrement de 5−2x.
Remarque
On multiplie par −2 (l'ordre s'inverse) : −7,2<−2x<−7,0. On ajoute 5 : −2,2<5−2x<−2,0.
Rappel · 30
Quelle est la valeur de −32 et celle de (−3)2 ?
Remarque
Dans −32, le carré ne porte que sur le 3 : −32=−(32)=−9. Dans (−3)2, le signe − est dans la parenthèse : (−3)2=9.
Définition · 31
Règles sur les puissances
Pour tous réels non nuls a,b et tous entiers relatifs n,m,p :
an×am=an+m;aman=an−m;(an)p=an×p
(a×b)n=an×bn;(ba)n=bnan;a−n=an1
Remarque
Pour simplifier des bases différentes, on décompose en facteurs premiers : 4=22, 8=23, 10=2×5.
Définition · 32
Écriture scientifique et ordre de grandeur
Tout nombre décimal strictement positif s'écrit de manière unique sous la forme :
a×10navec 1≤a<10 et n∈Z
Remarque
L'ordre de grandeur s'obtient en arrondissant a à l'entier le plus proche.
Exemple travaillé · 33
Écrire sous la forme d'une puissance de 2 : E=8−3(−2)4×4−5.
1On décompose chaque base en puissance de 2 : (−2)4=24, 4=22 et 8=23.
2E=(23)−324×(22)−5 3E=2−924×2−10 4E=24+(−10)−(−9)=24−10+9=23 Vérification · 34
Donner l'écriture scientifique et l'ordre de grandeur de X=0,000345×106.
Remarque
X=0,000345×106=345=3,45×102. En arrondissant 3,45 à l'entier le plus proche (3), l'ordre de grandeur est 3×102.
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Ce chapitre compte 79 exercices dans Lumio, servis un par un selon ce que tu réussis et ce que tu rates, avec la correction détaillée à chaque étape.
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