Nombres réels et calculs
Calcul littéral — Équations Cours • Exercices • Fiches • Quiz

1) Rappels : calcul littéral

En calcul littéral, on utilise des lettres (comme \(x, y, a, b\)) pour représenter des nombres. Une expression littérale contient des nombres, des lettres et des opérations.

Exemples :
  • \(3x + 5\)
  • \(2a^2 - 7a + 1\)
  • \(\dfrac{5}{2}x - 4\)

2) Manipulations algébriques

2.1. Réduire une expression

Réduire une expression, c’est supprimer les parenthèses (quand c’est possible) et regrouper les termes semblables (même partie littérale).

\[ 3x + 5x = (3+5)x = 8x \]
\[ 7a - 4a + 2 = (7-4)a + 2 = 3a + 2 \]
\[ 5x - 2 + 3x + 7 = (5x+3x) + (-2+7) = 8x + 5 \]

2.2. Développer une expression

Développer, c’est enlever les parenthèses en utilisant la distributivité.

Distributivité simple :

\[ k(a + b) = ka + kb \quad\text{et}\quad k(a - b) = ka - kb \]
\[ 3(x + 5) = 3x + 15 \]
\[ -2(4x - 3) = -8x + 6 \]
\[ (x - 4)\cdot 5 = 5x - 20 \]

Produits remarquables (initiation) :

  • \((a+b)^2 = a^2 + 2ab + b^2\)
  • \((a-b)^2 = a^2 - 2ab + b^2\)
  • \((a-b)(a+b) = a^2 - b^2\)
\[ (x+3)^2 = x^2 + 6x + 9 \]
\[ (3x-2)(3x+2) = 9x^2 - 4 \]

2.3. Factoriser une expression

Factoriser, c’est écrire l’expression sous forme de produit (opération inverse de développer).

a) Mise en évidence :

\[ 5x + 10 = 5x + 5\cdot 2 = 5(x+2) \]
\[ 7a^2 - 14a = 7a(a - 2) \]
\[ 9x^2 + 3x = 3x(3x + 1) \]

b) Avec identités remarquables :

\[ x^2 + 6x + 9 = (x+3)^2 \]
\[ 4x^2 - 20x + 25 = (2x-5)^2 \]
\[ 9x^2 - 16 = (3x-4)(3x+4) \]

3) Équations : définitions et exemples

Une équation est une égalité contenant une inconnue (souvent notée \(x\)). Une solution est un nombre qui rend l’égalité vraie lorsqu’on le remplace à la place de \(x\).

Exemples :
  • \(3x + 5 = 2x + 8\)
  • \(4x - 7 = 9\)
  • \((x+2)(x-5) = 0\)

3.1. Règles de base

On peut :

  • ajouter ou soustraire le même nombre aux deux membres ;
  • multiplier ou diviser les deux membres par un même nombre non nul.
\[ x - 3 = 5 \Longleftrightarrow x = 8 \]
\[ \dfrac{x}{4} = 3 \Longleftrightarrow x = 12 \]

4) Résolution d’équations du 1er degré

4.1. Équations de la forme \(ax + b = c\)

Pour résoudre \(ax + b = c\) avec \(a \neq 0\) :

  1. isoler le terme en \(x\) : \(ax = c - b\) ;
  2. diviser par \(a\) : \(x = \dfrac{c-b}{a}\).
\[ 4x - 7 = 9 \Longleftrightarrow 4x = 16 \Longleftrightarrow x = 4 \]
\[ 5x + 3 = 2x - 9 \Longleftrightarrow 3x = -12 \Longleftrightarrow x = -4 \]

4.2. Équations avec parenthèses

On commence par développer puis on résout.

\[ 3(x - 2) = 2x + 5 \Longleftrightarrow 3x - 6 = 2x + 5 \Longleftrightarrow x = 11 \]
\[ 2(x + 4) - 3(x - 1) = 7 \Longleftrightarrow -x + 11 = 7 \Longleftrightarrow x = 4 \]

4.3. Équations avec fractions

On se débarrasse des dénominateurs en multipliant par un nombre non nul adapté.

\[ \frac{2x-1}{5} = 3 \Longleftrightarrow 2x - 1 = 15 \Longleftrightarrow x = 8 \]
\[ \frac{x}{2} + \frac{x}{3} = 5 \Longleftrightarrow \frac{5x}{6} = 5 \Longleftrightarrow 5x = 30 \Longleftrightarrow x = 6 \]

5) Équations-produit : \((A \times B = 0)\)

Si un produit est nul, alors au moins un des facteurs est nul : \[ A \times B = 0 \Longleftrightarrow A = 0 \ \text{ou}\ B = 0. \]

\[ (x-3)(x+2) = 0 \Longleftrightarrow x=3 \ \text{ou}\ x=-2 \]
\[ (2x+1)(x-4) = 0 \Longleftrightarrow x=-\frac12 \ \text{ou}\ x=4 \]

6) Vérifier une solution

On remplace la valeur trouvée dans l’équation de départ et on vérifie que les deux membres sont égaux.

Pour \(3(x - 2) = 2x + 5\), on a trouvé \(x = 11\).
  • gauche : \(3(11-2) = 3\times 9 = 27\)
  • droite : \(2\times 11 + 5 = 27\)
L’égalité est vraie, donc \(x=11\) est solution.