Exercices corrigés — Équations Et Inéquations (2nde)
✏️ Exercices — Équations & Inéquations
Thèmes : équations du 1er degré • équations produit nul • quotient nul • équations factorisées de degré 2 sans discriminant • inéquations • tableaux de signes • problèmes avec inconnue.
Exercice 1 — Équations affines : développement, réduction et cas limite
2ndeConsigne. Résoudre dans \(\mathbb R\) les quatre équations. Justifier les transformations et donner l’ensemble des solutions.
- \(4x-7=2x+9\)
- \(3(x-2)=2x+11\)
- \(5(2x-1)-3(x+4)=2x+9\)
- \(2(3x-5)-4=3(2x-1)-11\)
Exercice 2 — Équations avec fractions : supprimer les dénominateurs efficacement
2ndeConsigne. Résoudre les quatre équations. Utiliser un multiple commun des dénominateurs avant de développer.
- \(\dfrac{2x-3}{4}+\dfrac{x+1}{6}=\dfrac{5}{3}\)
- \(\dfrac{x+2}{3}-\dfrac{x-1}{2}=1\)
- \(\dfrac{3x-4}{6}=\dfrac{x+2}{3}\)
- \(\dfrac{2x-5}{3}-\dfrac{x+4}{5}=\dfrac{x-1}{2}\)
Exercice 3 — Équations dégénérées : aucune solution ou infinité de solutions
2ndeConsigne. Résoudre les quatre équations et identifier précisément les cas \(S=\varnothing\) et \(S=\mathbb R\).
- \(2(x+1)=2x+5\)
- \(4(x-1)=4x-4\)
- \(5(2x-1)-10x=-7\)
- \(3(2x+5)-6x=15\)
Exercice 4 — Produit nul et facteur commun
2ndeConsigne. Résoudre sans développer inutilement. Utiliser le produit nul après une factorisation éventuelle.
- \((x-4)(x+7)=0\)
- \((3x-6)(2x+5)=0\)
- \(x(5x-15)=0\)
- \((x+1)^2-(x+1)(2x-3)=0\)
Exercice 5 — Identités remarquables et égalités de carrés
2ndeConsigne. Résoudre sans discriminant en utilisant les identités remarquables et le produit nul.
- \(x^2-16=0\)
- \((2x-3)^2-49=0\)
- \(9x^2-25=0\)
- \((3x+2)^2-(x-4)^2=0\)
Exercice 6 — Factorisations cachées et regroupements avancés
2ndeConsigne. Résoudre les équations en recherchant d’abord une structure factorisable. Éviter le développement complet lorsqu’il masque un facteur commun.
- \(x(x-4)+(x-4)(3x+2)=0\)
- \((x+3)(2x-1)+(x+3)(x-5)=x^2-9\)
- \((2x-5)(x+1)=(x+1)(x-7)+(x^2-1)\)
- \(4x^2-9-2(2x-3)+x(2x-3)=0\)
Exercice 7 — Quotient nul : valeurs interdites et simplification piégeuse
2ndeConsigne. Résoudre les équations quotient nul en commençant par l’ensemble de définition.
- \(\dfrac{x-5}{x+2}=0\)
- \(\dfrac{x^2-9}{x-3}=0\)
- \(\dfrac{x^2+x}{x}=0\)
- \(\dfrac{(x-2)(x+5)}{x+5}=0\)
Exercice 8 — Équations quotient égales à une constante
2ndeConsigne. Résoudre dans le domaine de définition. Chaque équation est de la forme quotient \(=k\).
- \(\dfrac{2x+1}{x-3}=3\)
- \(\dfrac{x-4}{2x+5}=-1\)
- \(\dfrac{3x-2}{x+1}=\dfrac52\)
- \(\dfrac{(x-1)(x+2)}{x+2}=3\)
Exercice 9 — Équations rationnelles : domaines, produits en croix et solutions interdites
2ndeConsigne. Résoudre soigneusement. Déterminer le domaine avant de supprimer les dénominateurs.
- \(\dfrac{2}{x-1}=\dfrac{3}{x+2}\)
- \(\dfrac{x+1}{x-2}=\dfrac{2x+2}{x+1}\)
- \(\dfrac{x+3}{x-1}=2+\dfrac{4}{x-1}\)
- \(\dfrac{2x-1}{x+2}=\dfrac{x+4}{x+2}+\dfrac12\)
Exercice 10 — Fonction carré : équations du type carré = constante
2ndeConsigne. Résoudre algébriquement sans discriminant.
- \(x^2=49\)
- \((x-3)^2=16\)
- \((2x+1)^2=25\)
- \((3x-2)^2=0\)
Exercice 11 — Inéquations affines : sens de l’inégalité
2ndeConsigne. Résoudre et écrire les solutions sous forme d’intervalles.
- \(3x-7<8\)
- \(-2x+5\le13\)
- \(4(x-1)>2x+6\)
- \(5-3(2x+1)\ge2x-6\)
Exercice 12 — Doubles inégalités et intersections d’intervalles
2ndeConsigne. Résoudre les quatre questions en conservant simultanément toutes les contraintes.
- \(-3<2x+1\le7\)
- \(1\le\dfrac{x-2}{3}<4\)
- \(-5\le-2x+1<9\)
- \(\begin{cases}2x-3>1\5-x\ge2\end{cases}\)
Exercice 13 — Signe d’un produit de deux facteurs
2ndeConsigne. Résoudre à l’aide des zéros des facteurs et d’un tableau de signes.
- \((x-2)(x+5)>0\)
- \((3x-6)(x+1)\le0\)
- \((2x+3)(5-x)<0\)
- \((4x-1)(2-x)\ge0\)
Exercice 14 — Produit de trois facteurs : alternance des signes
2ndeConsigne. Résoudre par tableau de signes. Classer d’abord toutes les valeurs critiques.
- \((x-2)(x+1)(3x-4)\ge0\)
- \(x(x-3)(x+2)<0\)
- \((2x+1)(x-2)(x+4)\le0\)
- \((3-x)(x+2)(2x-5)>0\)
Exercice 15 — Signe d’un quotient : zéro du numérateur et valeur interdite
2ndeConsigne. Résoudre par tableau de signes. Les valeurs interdites ne sont jamais incluses.
- \(\dfrac{x-3}{x+2}\ge0\)
- \(\dfrac{2x+4}{x-5}<0\)
- \(\dfrac{3x-1}{x+4}\le0\)
- \(\dfrac{4-x}{2x+1}>0\)
Exercice 16 — Quotients factorisés à plusieurs valeurs critiques
2ndeConsigne. Résoudre par un tableau de signes complet. Faire apparaître tous les zéros et toutes les valeurs interdites.
- \(\dfrac{(x-2)(x+5)}{x-1}>0\)
- \(\dfrac{(x+1)(2x-3)}{x-4}\ge0\)
- \(\dfrac{(x-5)(2x+3)}{(x+1)(x-2)}\le0\)
- \(\dfrac{(2x+1)(x-4)}{(x-2)(x+3)}>0\)
Exercice 17 — Inéquations à transformer : facteur commun présent des deux côtés
2ndeConsigne. Ramener tout dans un même membre, factoriser, puis étudier le signe. Ne pas diviser par un facteur contenant l’inconnue.
- \((t-4)(t+2)>(t+2)(3t-8)\)
- \((x-2)(3x+7)\le(x-2)(x+5)\)
- \((2x+1)(x-3)>(2x+1)(4-x)\)
- \((x+4)(2x-1)\le(x+4)(x+6)\)
Exercice 18 — Quotient comparé à une constante
2ndeConsigne. Ramener chaque inéquation à une comparaison avec zéro, réduire au même dénominateur puis étudier le signe.
- \(\dfrac{2x+1}{x+2}\ge3\)
- \(\dfrac{3(t-4)}{2t-3}\ge1\)
- \(\dfrac{3x-5}{2x+4}<2\)
- \(\dfrac{x+1}{x-3}\le-2\)
Exercice 19 — Comparaison de deux quotients
2ndeConsigne. Résoudre sans produit en croix aveugle : ramener à zéro, réduire au même dénominateur et utiliser un tableau de signes.
- \(\dfrac{2}{x-2}<\dfrac{3}{x+1}\)
- \(\dfrac1x<\dfrac{1}{2x-1}\)
- \(\dfrac{3}{x+2}\le\dfrac{1}{x-1}\)
- \(\dfrac{2}{x+3}>\dfrac{5}{2x-1}\)
Exercice 20 — Inéquations quadratiques factorisables sans discriminant
2ndeConsigne. Résoudre en transformant chaque expression en produit de facteurs du premier degré.
- \(x^2\le1\)
- \(x^2-9<0\)
- \((2x+3)^2-25\ge0\)
- \((3x-1)^2-16<0\)
Exercice 21 — Facteur carré et racine double : le signe ne change pas
2ndeConsigne. Résoudre en tenant compte du fait qu’un facteur au carré est toujours positif ou nul.
- \((x-1)^2(2x+3)\le0\)
- \((x+2)^2(3x-1)>0\)
- \((x-4)^2(x+1)\ge0\)
- \((2x-5)^2(1-x)<0\)
Exercice 22 — Simplifier un quotient sans perdre la valeur interdite
2ndeConsigne. Résoudre après simplification, mais conserver le domaine de l’expression initiale.
- \(\dfrac{x^2-4}{x-2}>0\)
- \(\dfrac{x^2-9}{x+3}\le0\)
- \(\dfrac{x^2+x}{x}>2\)
- \(\dfrac{(x-1)(x+4)}{x+4}\ge3\)
Exercice 23 — Valeur absolue comme distance et écriture d’intervalles
2ndeConsigne. Traduire entre distance, valeur absolue et intervalle. Toutes les questions utilisent la valeur absolue comme distance sur la droite réelle.
- Résoudre \(|x-4|\le2\).
- Résoudre \(|x+3|\le5\).
- Écrire l’intervalle \([-2;6]\) sous la forme \(|x-a|\le r\).
- Résoudre simultanément \(|x-1|\le4\) et \(x>0\).
Exercice 24 — Intersection de courbes : passer de \(f(x)=g(x)\) aux coordonnées
2ndeConsigne. Pour chaque couple de fonctions, résoudre \(f(x)=g(x)\) puis donner les coordonnées exactes des points d’intersection.
- \(f(x)=x^2-4\) et \(g(x)=2x-1\).
- \(f(x)=x^2+3x\) et \(g(x)=4x\).
- \(f(x)=x^2+2x-1\) et \(g(x)=x+5\).
- \(f(x)=x^2-2x+1\) et \(g(x)=3x-3\).
Exercice 25 — Choisir la bonne forme algébrique d’une expression
2ndeConsigne. On considère \(E(x)=(x-2)(x+5)+(x-2)(2x-1)\). Répondre sans effectuer de calcul inutile.
- Développer et réduire \(E(x)\).
- Factoriser \(E(x)\) de la manière la plus efficace.
- Résoudre \(E(x)=0\).
- Résoudre \(E(x)\le0\).
Exercice 26 — Problème : comparer deux tarifs
2ndeConsigne. Une salle de sport propose deux formules : A : 18 € d’inscription puis 4 € par séance ; B : 50 € d’inscription puis 2 € par séance. On note \(x\) le nombre de séances.
- Exprimer les coûts \(A(x)\) et \(B(x)\).
- Résoudre \(A(x)=B(x)\) et interpréter.
- Déterminer à partir de combien de séances B devient strictement moins chère que A.
- Comparer les deux formules pour \(25\) séances et calculer l’économie réalisée avec la meilleure formule.
Exercice 27 — Problème : rectangle, contraintes, périmètre et aire
2ndeConsigne. Un rectangle a pour longueur \(2x+3\) cm et largeur \(x-1\) cm.
- Déterminer les valeurs de \(x\) pour lesquelles les deux dimensions sont strictement positives.
- Exprimer son périmètre \(P(x)\).
- Résoudre \(P(x)\le40\) en tenant compte des contraintes géométriques.
- Déterminer les valeurs de \(x\) pour lesquelles l’aire est au moins égale à \(18\,\text{cm}^2\), toujours sous les contraintes géométriques.
Exercice 28 — Problème : temps de trajet et quotient avec contrainte positive
2ndeConsigne. Un trajet routier mesure \(120\) km. On roule à vitesse constante \(v\) km/h et on ajoute \(0{,}5\) h de pause. Le temps total est noté \(T(v)\).
- Préciser la contrainte sur \(v\) et exprimer \(T(v)\).
- Déterminer les vitesses permettant un temps total d’au plus \(2{,}5\) h.
- Calculer le temps total pour \(v=75\) km/h et l’exprimer en heures et minutes.
- Déterminer les vitesses permettant un temps total strictement inférieur à \(2\) h.
Exercice 29 — Problème : bénéfice factorisé et seuil de rentabilité
2ndeConsigne. Pour un nombre entier \(x\) d’unités produites, avec \(0\le x\le28\), un bénéfice simplifié est modélisé par \(B(x)=(x-4)(28-x)\) euros.
- Déterminer les valeurs de \(x\) pour lesquelles \(B(x)=0\).
- Déterminer quand le bénéfice est strictement positif.
- Déterminer les valeurs de \(x\) pour lesquelles \(B(x)\ge135\).
- En tenant compte du fait que \(x\) est entier, interpréter le résultat de la question 3.
Exercice 30 — Bilan très avancé : quatre stratégies différentes
2ndeConsigne. Pour chaque question, choisir d’abord la stratégie adaptée : suppression des dénominateurs, factorisation, comparaison de quotients ou tableau de signes.
- \(\dfrac{2x-5}{3}-\dfrac{x+1}{2}=\dfrac16\)
- \((x-3)(2x+1)+(x-3)(x+5)=0\)
- \(\dfrac{2}{x-1}<\dfrac{3}{x+2}\)
- \(\dfrac{(x-2)(x+4)}{x-1}\le0\)