Nombres-calcul algébrique 1 Les ensembles de nombres

Seconde Nombres-calcul alg´ebrique
Notions de troisi`eme et exemples
1 Les ensembles de nombres
1.1 notations-symboles d’appartenance et d’inclusion
L’ensemble N={0; 1; 2; . . .}est appel´e ensemble des entiers naturels et se note N.
L’ensemble Z={. . . ;2; 1; 0; 1; 2; 3; . . .}est appel´e ensemble des entiers relatifs et se note Z.
Un nombre est appel´e nombre ecimal s’il peut s’´ecrire sous la forme a
10n(partie d´ecimale finie) o`u aZ
et nN.
Cet ensemble se note D.
Un nombre est appel´e nombre rationnel s’il peut s’´ecrire comme quotient de deux entiers relatifs.
L’ensemble des nombres rationnels se note Q.
Il existe des nombres qui ne sont pas rationnels. . L’ensemble form´e par ces nombres et les nombres rationnels
est appel´e ensemble des nombres r´eels. On le note R.
Tout ´el´ement de Nappartient ´egalement `a Z. On dit que Nest inclus dans Z, c’est-`a-dire que Nest une
partie (ou un sous-ensemble) de Z. On note NZ.
De mˆeme, tout entier relatif est un d´ecimal car a=a
1, tout nombre d´ecimal est rationnel car peut s’´ecrire
sous forme d’une fraction d´ecimale (d´enominateur multiple de 10) et tout nombre rationnel est un nombre r´eel.
Ainsi : NZDQR(se lit Nest inclus (ou contenu)dans Z....)
On peut illustrer comme ci-dessous :
Remarques :
Le symbole se lit ”inclus dans”.
La proposition NZDQRsignifie que tous les entiers naturels sont aussi des entiers relatifs
qui sont eux-mˆeme des nombres d´ecimaux qui sont des nombres rationnels qui sont des nombres r´eels.
Un mˆeme nombre admet plusieurs ´ecritures diff´erentes. Par exemple le nombre 2 peut aussi s’´ecrire 2,0
(´ecriture d´ecimale) 2
1ou 4
2etc. (´ecriture fractionnaire) 4 (´ecriture avec un radical).
Attention `a ne pas confondre le symbole et .
Le premier s’utilise pour noter un ´el´ement appartenant `a un ensemble et le second pour noter un ensemble
qui est contenu dans un autre.
Par exemple, on note 4 Net {3; 9} ⊂ N.
Exemple 1
Compl´eter avec ,/et
*Solution:
2R{2 ; 3,4 ; 8 }D2/N
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1.2 Intervalles
aet bsont deux r´eels quelconques avec a < b :
Exemple 2
Compl´eter le tableau suivant :
in´egalit´e intervalle in´egalit´e intervalle
x < 5x]− ∞; 5[ 5< x 3]5; 3]
2xx[2; +[x < 3]− ∞; 3[
2x[2; +[1
2< x < 3
4]1
2;3
4[
2 Identit´es remarquables
forme d´evelopp´ee forme factoris´ee
a2+ 2ab +b2= (a+b)2
a22ab +b2= (ab)2
a2b2= (ab)(a+b)
Exemple 3
D´evelopper (2x3)2
*Solution:
(2x3)2= (2x)22×2x×3+32= 4x212x+ 9 (deuxi`eme identit´e remarquable avec a= 2xet
b= 3)
Factoriser 4x25 (voir fiche m´ethode factoriser)
*Solution:
4x25 = (2x)2(5)2= (2x5)(2x+5) (troisi`eme identit´e remarquable avec a= 2xet b=5)
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3 Calculs avec des racines carr´ees
3.1 Simplifications
Exemple 4 : Simplifications
1. Simplifier 72
*Solution:
72 = q36 ×2 = 36 ×2 = 62
2. Ecrire 350 232 sous la forme abavec aZet bN
*Solution:
3q25 ×22q16 ×2 = 3 ×522×42 = 15282 = 72
Remarque : Il faut faire apparaitre sous la racine le carr´e d’un nombre entier, soit par exemple 4 = 22,
9 = 32, 16 = 42, 25, 36, 49....
3.2 Supprimer les racines au d´enominateur
Exemple 5 : Supprimer les racines carr´ees au d´enominateur
1. Supprimer les radicaux (les racines carr´ees) au d´enominateur dans 3
2
2. Supprimer les radicaux (les racines carr´ees) au d´enominateur dans 3
32
*Solution:
1. 3
2=3×2
2×2=3×2
2
2. 3
32=3×(3 + 2)
(3 2)(3 + 2) =9+32
32(2)2=9+32
7
Pour supprimer les radicaux au d´enominateur, on utilise la troisi`eme identit´e remarquable :
(ab)(a+b) = a2b2.
Ce qui donne ici (3 2)(3 + 2) = 32(2)2avec a= 3 et b=2
3 + 2 est appel´ee l’expression conjugu´ee de 3 2
4 R`egles de calcul et exemples
4.1 Quelques rappels
Quelques rappels pour ´eviter les erreurs les plus courantes :
1. La multiplication et la division sont prioritaires sur l’addition et la soustraction
2. Pour «´eliminer »une parenth`ese pr´ec´ed´ee d’un signe , il faut changer le signe des termes dans cette
parenth`ese.
(3x24x+ 2) = 3x2+ 4x2
3. Attention aux fractions pr´ec´ed´ee d’un signe , il faut proeder comme s’il y avait des parenth`eses
au num´erateur :
3x2
4=(3x2)
4=3x+ 2
4
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Seconde Nombres-calcul alg´ebrique
4. Diviser par une fraction revient `a multiplier par son inverse.
Attention `a ne pas confondre inverse et oppos´e :
L’inverse de 3
5est 5
3mais l’oppos´e de 3
5est 3
5
5. Quand on multiplie ou divise chacun des membres d’une in´egalit´e par un nombre strictement n´egatif ,
le sens de cette in´egalit´e change .
Par exemple : 3x > 9x < 9
3x < 3 (on divise chacun des membres par 3 pour «isoler »
x)
mais 3x > 9x > 9
3x > 3 (on divise chacun des membres par 3 pour «isoler »x)
De mˆeme : 2
3x < 4x > 4
2
3
x > 4×3
2x > 6
4.2 exemples de calculs commenes
Exemple 6 : Calcul avec des fractions
Calculer et ´ecrire sous forme d’une fraction irr´eductible :
2
33
1
4+4
5
*Solution:
2
33
1
4+4
5
*On pourrait ´ecrire 2
33÷1
4+4
5
=
2
39
3
5
20 +16
20
*Les calculs prioritaires sont donc 2
33 et 1
4+4
5
=7
3
21
20
*Il faut r´eduire au mˆeme d´enominateur pour additionner ou soustraire
=7
3×20
21
*Diviser par 21
20 revient `a multiplier par 20
21
=7
3×20
7×3
*Simplifier si possible avant de multiplier Ici, 7 et 21
=20
9
Exemple 7 : D´evelopper-simplifier
D´evelopper et r´eduire : (3x1)(2x+ 4) (x24x+ 1)
*Solution:
*Il faut multiplier 3xpar +2xpuis par +4 et ensuite 1 par +2xpuis par +4
= 3x×2x+ 3x×41×2x1×4x2+ 4x1*Il faut multiplier 3xpar +2xpuis par +4 et ensuite 1 par +2xpuis par +4
= 6x2+ 12x2x4x2+ 4x1*Pour «supprimer »la parenth`ese (x24x+ 1) pr´ec´ed´ee du signe
il faut changer les signes des termes de l’expression x24x+ 1
= 5x2+ 14x5*Attention 3x×2x= 6 x2
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Exemple 8 : Equation
R´esoudre dans Rl’´equation 2
3(x6) + 1 = 3
2x+ 2
*Solution:
2
3(x6) + 1 = 3
2x4
2
3x2
3×6 + 1 = 3
2x+ 2 *Il faut distribuer 2
3(«´eliminer »les parenth`eses)
2
3x4 + 1 = 3
2x+ 2
2
3x3 = 3
2x+ 2 *Simplifier au maximum les membres de gauche et de droite
4
6x18
6=9
6x+12
6
*R´eduire au mˆeme d´enominateur pour se d´ebarrasser
des fractions (pas obligatoire mais plus simple ensuite)
4x18 = 9x+ 12 *Multiplier ensuite les deux membres par 6
4x9x= 12 + 18 *Isoler x
⇒ −5x= 30 *Diviser par le facteur de xici 7
x=30
5=6*Donner la(les) solution(s) et contrˆoler en rempla¸cant x
par 6 dans 2
3(x6) + 1 puis 3
2x+ 2
La solution est x=6
On peut ´ecrire S={−6}
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