Mathématiques 2de

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Fonctions
Ch. 1
Généralités sur les fonctions
Ch. 2
Variations de fonctions
Ch. 3
Fonctions affines
Ch. 4
Fonctions de référence
Géométrie
Ch. 5
Repérage et configuration dans le plan
Ch. 6
Notion de vecteur
Ch. 7
Colinéarité de vecteurs
Ch. 8
Équations de droites
Statistiques et probabilités
Ch. 9
Informations chiffrées
Ch. 10
Statistiques descriptives
Ch. 11
Probabilités et échantillonnage
Annexes
Exercices transversaux
Cahier d'algorithmique et de programmation
Rappels de collège
Jeux de société
Chapitre 0
Cours et exercices

Calcul littéral

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Cours

Voir les pour revoir les propriétés de distributivité.
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Propriété
Soient a et b des nombres réels quelconques. On a alors :
  • (a+b)^{2}=a^{2}+2 a b+b^{2}
  • (a-b)^{2}=a^{2}-2 a b+b^{2}
  • (a+b)(a-b)=a^{2}-b^{2}
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Démonstration
Pour tous réels a et b :
  • (a+b)^{2}=(a+b)(a+b)=a \times a+a \times b+b \times a+b \times b=a^{2}+2 a b+b^{2}
  • (a-b)^{2}=(a-b)(a-b)=a \times a-a \times b-b \times a+b \times b=a^{2}-2 a b+b^{2}
  • (a+b)(a-b)=a \times a-a \times b+b \times a-b \times b=a^{2}-b^{2}
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Exemple


  • (y+3)^{2}=y^{2}+6 y+9
  • (2 y-7)^{2}=(2 y)^{2}-28 y+49
  • (x+5)(x-5)=x^{2}-25
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Démonstration au programme

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EXCLU. PREMIUM 2023

Illustration géométrique de (a+b)2 = a2 + 2ab + b2

Logo Genially

Genially

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Soient a et b deux nombres positifs. On considère le carré suivant. L'aire du carré \text{ABDC} est (a+b)^{2}. Elle peut aussi se calculer comme la somme des aires des carrés \text{AIHL} et \text{HJDK} et des aires des rectangles \text{BKHL} et \text{HJCI}, c'est-à-dire a^{2}+a b+a b+b^{2}. On peut alors écrire : (a+b)^{2}=a^{2}+2 a b+b^{2}.

Démonstration visuelle des identités remarquables
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EXCLU. PREMIUM 2023

Démonstration visuelle de l'identité remarquable \left(a+b \right)^2 = a^2 + 2ab + b^2

Placeholder pour Gnomon identité remarquableGnomon identité remarquable
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Exercices

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Pour tous les exercices de cette partie

Sauf indication contraire, x est un réel quelconque.
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Histoire des maths

Au IXe siècle, les mathématiciens arabes écrivaient les équations en toutes lettres. L'inconnue était appelée « la chose » et le carré de l'inconnue « le carré ».
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61
[Calculer.]
Choisir pour chaque expression sa forme développée. 1. (x+7)^{2} =
2. (x+\sqrt{7})^{2}=
3. (x-7)(x+7)=
4. \left(x^{2}+7\right)\left(x^{2}-7\right)=
5. (x-7)^{2}=
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62
[Calculer.]
À l'aide de l'identité remarquable donnée, développer les expressions algébriques suivantes.
1. (a+b)^{2}=a^{2}+2 a b+b^{2}
a. (x+3)^{2}

b. (2 x+8)^{2}

c. (4+3 x)^{2}

d. \left(\dfrac{1}{3}+y\right)^{2}, y \in \mathbb{R}


2. (a-b)^{2}=a^{2}-2 a b+b^{2}
a. (x-9)^{2}

b. (3 x-4)^{2}

c. (2-5 x)^{2}

d. (2-5 y)^{2}, y \in \mathbb{R}


3. (a+b)(a-b)=a^{2}-b^{2}
a. (x+14)(x-14)

b. (7x+9)(9-7x)

c. \left(\dfrac{2}{3}+\dfrac{x}{4}\right)\left(\dfrac{2}{3}-\dfrac{x}{4}\right)

d. \left(z+\dfrac{7}{4}\right)\left(z-\dfrac{35}{20}\right), z \in \mathbb{R}

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63
[Calculer.]
À l'aide de l'identité remarquable donnée, factoriser les expressions algébriques suivantes.
1. a^{2}+2 a b+b^{2}=(a+b)^{2}
a. x^{2}+10 x+25

b. 9 x^{2}+6 x+1

c. 2 y+1+y^{2}, y \in \mathbb{R}

d. 4 x^{2}+20 x+25


2. a^{2}-2 a b+b^{2}=(a-b)^{2}
a. x^{2}-8 x+16

b. 9 x^{2}-6 x+1

c. z^{2}-z+\dfrac{1}{4}, z \in \mathbb{R}

d. 25+25 x^{2}-50 x


3. a^{2}-b^{2}=(a+b)(a-b)
a. a^{2}-144, a \in \mathbb{R}

b. 9 x^{2}-16

c. \dfrac{x^{2}}{4}-\dfrac{4}{9}

d. x^{2}-7

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64
[Calculer.]
À l'aide de l'identité remarquable la plus adaptée, factoriser, pour tout nombre réel x, les expressions algébriques suivantes.
1. x^{2}+14 x+49

2. 9 x^{2}-30 x+25

3. x^{2}-\dfrac{16}{81}

4. 16 x^{2}-4\,900

5. 6{,}25+x^{2}-5 x

6. x^{2}+\sqrt{2} x+\dfrac{1}{2}
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65
[Calculer.]
À l'aide de l'identité remarquable la plus adaptée, développer les expressions algébriques suivantes.
1. (x+11)^{2}

2. (3 x-7)^{2}

3. \left(x-\dfrac{2}{3}\right)\left(x+\dfrac{2}{3}\right)

4. (5 x-9)(5 x+9)

5. (2 x-1{,}5)^{2}

6. (x+\sqrt{2})^{2}
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66
Vrai / Faux
[Raisonner.]
Pour chacune des affirmations suivantes, déterminer si elle est vraie ou fausse en justifiant.
1. Le carré d'un nombre réel est toujours positif.

2. Pour tout x \in \R , on a : (3 x+7)^{2}-(x-1)^{2}=8 x^{2}+44 x+48.

3. La somme des carrés de deux nombres rationnels est toujours égale au carré de la somme de ces deux nombres.

4. Pour tout réel x différent de -3 et 3, on a : \dfrac{x^{2}+6 x+9}{x^{2}-9}=\dfrac{x+3}{x-3}.

5. Pour tout x \in \R , x^{2}-16 x+64 est toujours positif ou nul.

6. Pour tout x \in \R , x^{2}+6 x+8 est toujours positif ou nul.
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67
[Calculer.]
Soit a un nombre réel. On considère l'équation d'inconnue x : (x+3)^{2}=(x+a)(x-a)+6 a.
1. Montrer que, pour tout a \in \R , (x+a)(x-a)+6 a=x^{2}+6 a-a^{2}.

2. Montrer que l'équation se ramène à 6 x+9=6 a-a^{2}.

3. En déduire que 6 x=-(a-3)^{2}.

4. En déduire x en fonction de a .
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68
[Calculer.]
Dans un plan, on considère une unité de longueur donnée. Soient les deux figures suivantes : un rectangle dont les côtés mesurent x - 1 et x + 1 et un carré dont le côté mesure x et dans lequel on a enlevé un carré de 1 de côté.
Surface et périmètre d'un carré et d'un rectangle
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1. À quel plus grand intervalle x peut-il appartenir ?

2. À l'aide d'une calculatrice, calculer l'aire de chacune de ces figures pour différentes valeurs de x .

3. Que peut-on conjecturer ?

4. Montrer que, pour tout x \gt 1 , ces deux figures ont la même aire.
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69
[Calculer.]
Pour tous réels x et y , montrer les identités suivantes. 1. \dfrac{1}{2}\left((x+y)^{2}+(x-y)^{2}\right)=x^{2}+y^{2}

2. \dfrac{1}{4}\left((x+y)^{2}-(x-y)^{2}\right)=x y
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70
[Calculer.]
Compléter les égalités suivantes. 1. Pour tout x \in \R :
(x-2)(x+2)+(x-2)(x+7)=(x-
)(2 x+
).
2. Pour tout x \in \R :
(2 x+1)(1-x)+(2 x+1)(3-2 x)=(2 x+
)(4-
).
3. Pour tout x \in \R :
x(x+2)+(x-4) x=
(2 x-2).
4. Pour tout z \in \R :
(z+
)(2 z+2)-(z+
)(z+8)=(z+3)(z-6).
5. Pour tout x \in \R :
(x-3)(x-1)+(x-
)(x+5)=(x-3)(2 x+
).
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71
[Calculer.]
Soient x , y et m trois réels. Factoriser les expressions littérales suivantes.
1. x(x-2)+(x-1) x

2. 2 x(x+y)+4 x\left(y^{2}+1\right)

3. (7-m)(m+1)-(7-m)(3 m-1)

4. (2 x+3)^{2}-(2 x+3)(x-5)

5. (7 y+3)^{2}-25
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72
[Calculer.]
Dans cet exercice, on cherche à trouver une méthode pour calculer facilement 99^2. 1. 99^{2}=(100-
)^{2}=100^{2}-2 \times
\times
+1^{2}=


2. En remarquant que 999 = 1000 - 1 et avec une méthode similaire, calculer 999^2.

3. Avec une méthode similaire, calculer 1001^2 et 95 \times 105 .
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73
[Calculer.]
On cherche à trouver deux nombres réels a et b tels que, pour tout x \in \mathbb{R}, x^{2}+5 x+6=(x+2)(a x+b).
1. Montrer que, pour tout x \in \mathbb{R}, (x+2)(a x+b)=a x^{2}+(2 a+b) x+2 b.

2. En déduire que a= 1 ; 2 a+b=5 et 2 b=6.

3. En déduire a et b .

4. En utilisant une méthode similaire, trouver a , b et c tels que, pour tout x \in \R, x^{3}-4 x^{2}+5 x-2=(x-1)\left(a x^{2}+b x+c\right).
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74
[Calculer.]
On considère l'expression littérale \mathrm{A}(x)=x^{2}+8 x+15 définie pour tout réel x. 1. Montrer que \mathrm{A}(x)=(x+4)^{2}-1.

2. Montrer que \text{A}(x)=(x+3)(x+5).

3. En choisissant la forme de \mathrm{A}(x) la plus adaptée à un calcul mental, calculer \mathrm{A}(0){,}\, \mathrm{A}(-3){,} \, \mathrm{A}(-4) et \mathrm{A}(-5).
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75
[Chercher.]
On considère l'expression suivante définie pour tout n \in \Z par \mathrm{U}(n)=n^{2}+14 n+33. 1. Parmi les expressions suivantes, une seule n'est pas égale à \mathrm{U}(n), laquelle ?





2. En choisissant la forme qui convient, calculer \mathrm{U}(0), \mathrm{U}(-3), \mathrm{U}(-11) et \mathrm{U}(-7).

3. Résoudre \mathrm{U}(n)=0.
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76
[Calculer.]
Soient x , k et a des nombres réels. À l'aide d'une ou de plusieurs identités remarquables, développer les expressions algébriques suivantes.
1. (x+11)^{2}+(x-11)^{2}

2. ((7-3 k)(7+3 k))^{2}

3. \left(x-\dfrac{2}{3}\right)\left(x+\dfrac{2}{3}\right)\left(x^{2}+\dfrac{4}{9}\right)

4. (18-10 a)(9+5 a)
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77
[Calculer.]
Montrer que, pour tous nombres réels a, b, c et d \left(a^{2}+b^{2}\right)\left(c^{2}+d^{2}\right)=(a c-b d)^{2}+(a d+b c)^{2}.
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78
Démo
[Raisonner.]
Cette figure montre la décomposition en plusieurs solides d'un cube d'arête a + ba et b sont des nombres réels positifs.

Décomposition d'un cube : exercice sur le calcul littéral
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1. a. Déterminer le nombre de solides.

b. Déterminer le volume d'un solide en fonction de a et b .

2. Montrer que (a+b)^{3}=a^{3}+3 a^{2} b+3 a b^{2}+b^{3}.

3. Cette égalité est-elle démontrée pour tous réels a et b ?
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79
[Calculer.]
On considère l'expression suivante définie pour tout réel x : \mathrm{B}(x)=(4 x+5)^{2}-(4 x+5)(7-x).
1. Pour tout nombre réel x, développer et réduire \mathrm{B}(x).

2. Pour tout nombre réel x, factoriser \mathrm{B}(x) à l'aide d'un facteur commun.

3. En déduire la résolution dans \R de 20 x^{2}+17 x-10=0.


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