Systèmes de deux équations à deux inconnues — cours
1ère année · section Tronc commun · mathématiques, programme officiel tunisien.
Le cours
Point de départ · 1
L'équation admet-elle une seule valeur comme solution ?
Remarque
Une solution d'une équation à deux inconnues n'est pas un nombre seul, mais un couple de réels . Il existe une infinité de couples solutions, par exemple , ou .
Définition · 2
Équation linéaire à deux inconnues
Un couple de réels est solution si l'égalité est vérifiée.
Dans un repère , l'ensemble des points dont les coordonnées vérifient cette équation est une droite affine.
Exemple travaillé · 3
Soit l'équation .
1. Le couple est-il solution ?
2. Déterminer si .
Pour : on remplace par et par .
L'égalité est vérifiée, donc est une solution.
Pour : on remplace par dans l'équation.
Le couple est donc une solution.
Piège classique · 4
Soit l'équation . Le couple est-il solution ?
Attention
Inverser l'ordre des coordonnées en calculant pour conclure que le couple n'est pas solution.
À la place : Dans le couple , la première valeur est et la seconde est . On calcule : l'égalité est vérifiée, le couple est bien solution.
Vérification · 5
Déterminer la valeur de pour que le couple soit solution de l'équation .
Remarque
On remplace par et par : .
Point de départ · 6
Trouver un couple qui vérifie simultanément et .
Remarque
Pour et : et . Le couple est l'unique solution commune aux deux équations.
Définition · 7
Système de deux équations à deux inconnues
Résoudre dans , c'est trouver les couples vérifiant les deux équations simultanément.
Interprétation géométrique et déterminant
Soient et les droites associées :
Exemple travaillé · 8
Résoudre graphiquement dans le système :
Écrire chaque équation sous forme réduite :
Tracer les deux droites dans un repère :
Lire les coordonnées du point d'intersection .
Piège classique · 9
Après combinaison, un système aboutit à . Quel est son ensemble de solutions ?
Attention
Conclure que et en écrivant .
À la place : L'égalité est fausse pour tous et . Le système est impossible : (les droites associées sont strictement parallèles).
Vérification · 10
Deux droites ont le même coefficient directeur et des ordonnées à l'origine distinctes. Combien de solutions le système associé admet-il ?
Remarque
Deux droites de même pente et d'ordonnées à l'origine distinctes sont strictement parallèles : elles n'ont aucun point d'intersection, donc .
Point de départ · 11
La lecture graphique suffit-elle toujours pour résoudre un système ?
Remarque
Si le point d'intersection a des coordonnées fractionnaires comme , la lecture sur le graphique est imprécise. Les méthodes algébriques permettent de calculer les valeurs exactes.
Définition · 12
Méthodes algébriques de résolution
1. Méthode par substitution : on exprime une inconnue en fonction de l'autre dans une équation, puis on la remplace dans la seconde.
2. Méthode par combinaison linéaire (addition) : on multiplie les équations pour rendre opposés les coefficients d'une même inconnue, puis on additionne membre à membre.
Exemple travaillé · 13
Résoudre dans par substitution :
Exprimer en fonction de dans :
Remplacer dans :
Calculer :
Exemple travaillé · 14
Résoudre dans par combinaison linéaire :
Les coefficients de sont directement opposés ( et ). On additionne et membre à membre :
Remplacer dans :
Piège classique · 15
Dans , on isole . Quelle est l'équation obtenue après remplacement dans la deuxième ?
Attention
Écrire en oubliant la règle des signes lors de la distribution de .
À la place : On distribue à chaque terme : et , ce qui donne .
Vérification · 16
On additionne membre à membre les équations de . Trouver la valeur de .
Remarque
Par addition membre à membre : .
Point de départ · 17
Le système est-il linéaire en et ?
Remarque
La valeur absolue empêche le système d'être directement linéaire. En posant la variable auxiliaire , on obtient un système linéaire simple en et .
Définition · 18
Systèmes réductibles au premier degré
1. Changement de variable : poser des variables auxiliaires (, ou ) avec la contrainte .
2. Factorisation : transformer une différence de carrés en produit pour se ramener à un système linéaire de type somme-différence.
Exemple travaillé · 19
Résoudre dans le système :
Poser et :
Par addition membre à membre : , puis .
Retour aux inconnues initiales :
Exemple travaillé · 20
Résoudre dans le système :
Factoriser la deuxième équation :
Remplacer par :
Résoudre le système linéaire somme-différence :
Piège classique · 21
Si un système en variables auxiliaires et donne pour solution unique et , combien de couples sont solutions du système initial ?
Attention
Ne retenir que l'unique couple en oubliant les solutions négatives de et .
À la place : et . En combinant tous les signes, on obtient 4 couples solutions : , , et .
Vérification · 22
Pour résoudre , on pose . La résolution donne et . Que vaut ?
Remarque
Pour tout réel , on a . L'égalité est impossible dans , donc le système n'a aucune solution réelle : .
Point de départ · 23
Au marché, 2 cahiers et 3 stylos coûtent 7 D. 3 cahiers et 1 stylo coûtent 7 D. Comment déterminer le prix d'un cahier et d'un stylo ?
Remarque
On pose le prix d'un cahier et le prix d'un stylo. La situation se traduit par le système .
Définition · 24
Étapes de résolution d'un problème
1. Choix des inconnues : nommer précisément les grandeurs cherchées ( et ) avec leurs unités.
2. Mise en équations : traduire chaque condition du texte par une équation linéaire.
3. Résolution : résoudre le système obtenu par substitution ou combinaison.
4. Conclusion et validation : énoncer les résultats et vérifier qu'ils ont un sens réel (, entiers si dénombrement).
Exemple travaillé · 25
Pierre achète 3 cafés et 2 chocolats pour 42 D. Paul achète 2 cafés et 4 chocolats pour 56 D. Déterminer le prix d'un café et d'un chocolat.
Soit le prix d'un café et le prix d'un chocolat (en dinars) :
Simplifier l'équation (2) par 2 : .
Remplacer dans (1) :
Calculer :
Un café coûte 7 D et un chocolat coûte 10,5 D.
Piège classique · 26
Le groupe A compte élèves et le groupe B compte élèves. Si 3 élèves passent du groupe A au groupe B, les deux groupes ont le même effectif. Quelle équation traduit cette information ?
Attention
N'ajuster qu'une seule variable en écrivant ou .
À la place : Le transfert est bilatéral : le groupe A perd 3 élèves () et le groupe B gagne 3 élèves (), d'où .
Exemple travaillé · 27
Deux groupes A et B comptent et élèves.
- Si 3 élèves passent de A à B, les effectifs deviennent égaux.
- Si 3 élèves passent de B à A, l'effectif de A est le double de celui de B.
Déterminer et .
Mise en équations des deux échanges :
Soustraire (2) de (1) :
Calculer :
Le groupe A compte 21 élèves et le groupe B compte 15 élèves.
Vérification · 28
Un terrain rectangulaire a un périmètre de 750 m. La longueur mesure 15 m de plus que la largeur . Quel système modélise cette situation ?
Remarque
Le périmètre s'écrit . La relation de longueur s'écrit .
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