Factoriser une expression en plusieurs étapes

[enonce]
On considère l'expression :

$ B = 4x^{2} + 12x + 9 - (2x + 3)(x - 1) $

Factoriser $ B $, puis résoudre l'équation $ B = 0 $.
[/enonce]

[etape]
Commencer par factoriser le groupe $4x^{2} + 12x + 9$ : [[fact1]]
[math id="fact1" attendu="(2x+3)^2" format="factorise"]
[reponse statut="correct"]Correct !
$4x^{2} + 12x + 9 = (2x)^{2} + 2 \times 2x \times 3 + 3^{2} = (2x + 3)^{2}$.[/reponse]
[reponse statut="format"]Le calcul est juste, mais il faut donner la forme factorisée.[/reponse]
[reponse motif="(2x-3)^2"]Non.
$(2x-3)^{2}$ donnerait un double produit négatif. Or ici le terme en $x$ est $+12x$.
Quel signe faut-il dans l'identité remarquable ?[/reponse]
[reponse motif="(4x+3)^2"]Non.
$(4x+3)^{2} = 16x^{2} + 24x + 9$. Le premier terme est $4x^{2}$, donc $a = 2x$ (pas $4x$).[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
Chercher $a$ et $b$ tels que $a^{2} = 4x^{2}$ et $b^{2} = 9$, puis vérifier que $2ab = 12x$.[/reponse]
[aide essai="2"]$4x^{2} = (2x)^{2}$ et $9 = 3^{2}$ : c'est peut-être un carré parfait.
Vérifier : $2 \times 2x \times 3 = 12x$. C'est bien la forme $a^{2} + 2ab + b^{2}$.[/aide]
[aide essai="3"]$a = 2x$ et $b = 3$. Écrire $(a + b)^{2}$.[/aide]
[/math]
[solution]$4x^{2} + 12x + 9 = (2x + 3)^{2}$, car $(2x)^{2} + 2 \times 2x \times 3 + 3^{2}$.[/solution]
[/etape]

[etape]
$B$ s'écrit maintenant $(2x + 3)^{2} - (2x + 3)(x - 1)$.

Quelle est la bonne factorisation (avant simplification du crochet) ?
[qcm]
[option correct="true"]$(2x + 3)\left[(2x + 3) - (x - 1)\right]$[/option]
[option]$(x - 1)\left[(2x + 3) - (x - 1)\right]$[/option]
[option]$(2x + 3)\left[(2x + 3) + (x - 1)\right]$[/option]
[option]$(2x + 3)\left[(x - 1) - (2x + 3)\right]$[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
Le facteur commun $(2x + 3)$ apparaît dans les deux termes. On le met en facteur et on soustrait le contenu du second terme au premier.[/reponse]
[reponse motif="$(x - 1)\left[(2x + 3) - (x - 1)\right]$"]Non.
$(x - 1)$ n'est pas un facteur commun : il n'apparaît pas dans $(2x+3)^{2}$.
Le facteur commun est $(2x + 3)$.[/reponse]
[reponse motif="$(2x + 3)\left[(2x + 3) + (x - 1)\right]$"]Non.
On a une soustraction entre les deux termes, pas une addition.
$B = (2x+3)^{2} - (2x+3)(x-1)$, le signe est $-$.[/reponse]
[reponse motif="$(2x + 3)\left[(x - 1) - (2x + 3)\right]$"]Non.
L'ordre de la soustraction est inversé. Le premier terme de $B$ est $(2x+3)^{2}$, c'est donc $(2x+3)$ qui apparaît en premier dans le crochet, pas $(x-1)$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
On écrit $(2x+3)^{2} = (2x+3)(2x+3)$, puis on factorise par $(2x+3)$.[/reponse]
[/qcm]
[solution]$B = (2x+3)(2x+3) - (2x+3)(x-1) = (2x+3)\left[(2x+3) - (x-1)\right]$.[/solution]
[/etape]

[etape]
Réduire le crochet et donner la forme factorisée simplifiée de $B$ : [[factB]]
[math id="factB" attendu="(2x+3)(x+4)" format="factorise"]
[reponse statut="correct"]Correct !
$(2x + 3) - (x - 1) = 2x + 3 - x + 1 = x + 4$, d'où $B = (2x + 3)(x + 4)$.[/reponse]
[reponse statut="format"]Le calcul est juste, mais il faut donner la forme factorisée.[/reponse]
[reponse motif="(2x+3)(x+2)"]Non.
Attention au signe : $-(x - 1) = -x + 1$, pas $-x - 1$.
Recalculer les constantes dans le crochet.[/reponse]
[reponse motif="(2x+3)(3x+2)"]Non.
On soustrait les termes en $x$ : $2x - x$, pas $2x + x$.
Recalculer $(2x+3) - (x-1)$ en distribuant le signe $-$.[/reponse]
[reponse motif="(2x+3)(x-4)"]Non.
Attention au signe des constantes : $-(- 1) = +1$, pas $-1$.
Recalculer $3 - (-1)$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
Calculer $(2x+3) - (x-1)$ en distribuant le signe $-$, puis écrire le produit.[/reponse]
[aide essai="2"]$-(x - 1) = -x + 1$.
Donc $(2x + 3) + (-x + 1) = ?$
Écrire le résultat sous la forme $(2x+3) \times (\ldots)$.[/aide]
[aide essai="3"]Termes en $x$ : $2x - x = ?$
Constantes : $3 + 1 = ?$
Écrire le produit $(2x+3) \times (\ldots)$.[/aide]
[/math]
[solution]$(2x+3) - (x-1) = 2x + 3 - x + 1 = x + 4$, donc $B = (2x+3)(x+4)$.[/solution]
[/etape]

[etape]
Résoudre l'équation $B = 0$, c'est-à-dire $(2x + 3)(x + 4) = 0$.
[qcm]
[option]$x = \dfrac{3}{2}$ ou $x = 4$[/option]
[option]$x = -\dfrac{3}{2}$ ou $x = 4$[/option]
[option correct="true"]$x = -\dfrac{3}{2}$ ou $x = -4$[/option]
[option]$x = \dfrac{3}{2}$ ou $x = -4$[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
$2x + 3 = 0$ donne $x = -\dfrac{3}{2}$.
$x + 4 = 0$ donne $x = -4$.[/reponse]
[reponse motif="$x = \dfrac{3}{2}$ ou $x = 4$"]Non.
Attention aux signes dans chaque résolution.
Résoudre $2x + 3 = 0$ et $x + 4 = 0$ pas à pas.[/reponse]
[reponse motif="$x = -\dfrac{3}{2}$ ou $x = 4$"]Non.
Une des deux solutions est correcte. Vérifier l'autre en résolvant $x + 4 = 0$.[/reponse]
[reponse motif="$x = \dfrac{3}{2}$ ou $x = -4$"]Non.
Une des deux solutions est correcte. Vérifier l'autre en résolvant $2x + 3 = 0$ attentivement.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
Résoudre chaque facteur séparément : $2x + 3 = 0$ et $x + 4 = 0$.[/reponse]
[/qcm]
[solution]$2x + 3 = 0$ donne $x = -\dfrac{3}{2}$ et $x + 4 = 0$ donne $x = -4$.[/solution]
[/etape]

Développer puis factoriser

[enonce]
On considère l'expression :

$ C = (3x + 1)^{2} - (x - 5)^{2} $

  1. Développer et réduire $ C $.
  2. Factoriser $ C $ à l'aide d'une identité remarquable.
  3. Résoudre l'équation $ C = 0 $.

[/enonce]

[etape]
Développer $(3x + 1)^{2}$ : [[dev1]]
[math id="dev1" attendu="9x^2 + 6x + 1" format="developpe"]
[reponse statut="correct"]Correct !
$(3x + 1)^{2} = (3x)^{2} + 2 \times 3x \times 1 + 1^{2} = 9x^{2} + 6x + 1$.[/reponse]
[reponse statut="format"]Le calcul est juste, mais l'expression doit être développée et réduite.[/reponse]
[reponse motif="9x^2 + 1"]Non.
Il manque le double produit $2ab$. Ne pas oublier ce terme dans l'identité remarquable.[/reponse]
[reponse motif="3x^2 + 6x + 1"]Non.
Attention : $(3x)^{2} \neq 3x^{2}$. On élève le produit $3x$ au carré, pas seulement le $3$.[/reponse]
[reponse motif="9x^2 - 6x + 1"]Non.
Le signe du double produit est positif dans $(a+b)^{2}$ : c'est $+2ab$, pas $-2ab$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
Appliquer $(a+b)^{2} = a^{2} + 2ab + b^{2}$ avec $a = 3x$ et $b = 1$.[/reponse]
[aide essai="2"]$(a+b)^{2} = a^{2} + 2ab + b^{2}$ avec $a = 3x$ et $b = 1$.
Calculer chaque terme.[/aide]
[aide essai="3"]Calculer chaque terme : $(3x)^{2} = ?$, $2 \times 3x \times 1 = ?$, $1^{2} = ?$.
Rassembler les trois termes.[/aide]
[/math]
[solution]$(3x+1)^{2} = 9x^{2} + 6x + 1$.[/solution]
[/etape]

[etape]
Développer $(x - 5)^{2}$ : [[dev2]]
[math id="dev2" attendu="x^2 - 10x + 25" format="developpe"]
[reponse statut="correct"]Correct !
$(x - 5)^{2} = x^{2} - 2 \times x \times 5 + 5^{2} = x^{2} - 10x + 25$.[/reponse]
[reponse statut="format"]Le calcul est juste, mais l'expression doit être développée et réduite.[/reponse]
[reponse motif="x^2 + 10x + 25"]Non.
Le signe du double produit est négatif dans $(a-b)^{2}$ : c'est $-2ab$, pas $+2ab$.[/reponse]
[reponse motif="x^2 - 25"]Non.
C'est le résultat de $(x-5)(x+5)$, pas de $(x-5)^{2}$.
Appliquer $(a-b)^{2} = a^{2} - 2ab + b^{2}$.[/reponse]
[reponse motif="x^2 - 10x - 25"]Non.
Le dernier terme $b^{2}$ est toujours positif dans un carré. Vérifier le signe.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
Appliquer $(a-b)^{2} = a^{2} - 2ab + b^{2}$ avec $a = x$ et $b = 5$.[/reponse]
[aide essai="2"]$(a-b)^{2} = a^{2} - 2ab + b^{2}$ avec $a = x$ et $b = 5$.
Attention : le dernier terme $b^{2}$ est toujours positif.[/aide]
[aide essai="3"]Calculer chaque terme : $x^{2}$, $2 \times x \times 5 = ?$ (attention au signe), $5^{2} = ?$.
Rassembler.[/aide]
[/math]
[solution]$(x-5)^{2} = x^{2} - 10x + 25$.[/solution]
[/etape]

[etape]
Calculer la forme développée et réduite de $C$ :

$C = (9x^{2} + 6x + 1) - (x^{2} - 10x + 25)$

Donner le résultat : [[red]]
[math id="red" attendu="8x^2 + 16x - 24" format="developpe"]
[reponse statut="correct"]Correct !
$C = 9x^{2} + 6x + 1 - x^{2} + 10x - 25 = 8x^{2} + 16x - 24$.[/reponse]
[reponse statut="format"]Le calcul est juste, mais l'expression doit être réduite.[/reponse]
[reponse motif="8x^2 - 4x - 24"]Non.
Attention au signe : $-(- 10x) = +10x$, donc $6x + 10x = 16x$, pas $6x - 10x = -4x$.[/reponse]
[reponse motif="8x^2 + 16x + 24"]Non.
Les constantes donnent $1 - 25 = -24$, pas $+24$.[/reponse]
[reponse motif="8x^2 + 16x - 26"]Non.
Vérifier les constantes : $1 - 25 = -24$, pas $-26$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
Distribuer le signe $-$ sur chaque terme du second développement, puis regrouper les termes semblables.[/reponse]
[aide essai="2"]$-(x^{2} - 10x + 25) = -x^{2} + 10x - 25$.
Regrouper : $9x^{2} - x^{2} = ?$, $6x + 10x = ?$, $1 - 25 = ?$[/aide]
[aide essai="3"]On trouve $8$ pour les $x^{2}$, un nombre positif pour les $x$, et un nombre négatif pour les constantes.
Rassembler ces trois termes.[/aide]
[/math]
[solution]$C = 9x^{2} + 6x + 1 - x^{2} + 10x - 25 = 8x^{2} + 16x - 24$.[/solution]
[/etape]

[etape]
On revient à l'expression initiale $C = (3x+1)^{2} - (x-5)^{2}$.

Factoriser $C$.
$C = $ [[fact]]
[math id="fact" attendu="(4x-4)(2x+6)" format="factorise"]
[reponse statut="correct"]Correct !
Avec $a = 3x + 1$ et $b = x - 5$ :
$a + b = (3x+1) + (x-5) = 4x - 4$
$a - b = (3x+1) - (x-5) = 2x + 6$
Donc $C = (4x - 4)(2x + 6)$.[/reponse]
[reponse statut="format"]Le calcul est juste, mais il faut donner la forme factorisée.[/reponse]
[reponse motif="(2x+6)(4x-4)"]C'est correct !
L'ordre des facteurs n'a pas d'importance : $(2x+6)(4x-4) = (4x-4)(2x+6)$.[/reponse]
[reponse motif="(4x+4)(2x-6)"]Non.
Vérifier les signes dans $a + b$ et $a - b$.
Recalculer $(3x + 1) + (x - 5)$ et $(3x + 1) - (x - 5)$ séparément.[/reponse]
[reponse motif="(4x-4)(2x-6)"]Non.
Attention au signe dans $a - b$ : distribuer le signe $-$ sur $(x - 5)$.
Que vaut $-(x - 5)$ ?[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
Calculer $a + b = (3x+1) + (x-5)$ et $a - b = (3x+1) - (x-5)$ séparément.[/reponse]
[aide essai="2"]$C = (3x+1)^{2} - (x-5)^{2}$ est une différence de deux carrés, de la forme $a^{2} - b^{2} = (a+b)(a-b)$, avec $a = 3x + 1$ et $b = x - 5$.
$a + b = 3x + 1 + x - 5 = ?$
$a - b = 3x + 1 - x + 5 = ?$[/aide]
[aide essai="3"]On a $a + b = 4x - 4$.
Calculer $a - b = (3x + 1) - (x - 5)$, puis écrire $C = (a+b)(a-b)$.[/aide]
[/math]
[solution]$C = (3x+1+x-5)(3x+1-x+5) = (4x-4)(2x+6)$.[/solution]
[/etape]

[etape]
Résoudre l'équation $C = 0$.
[qcm]
[option]$x = -1$ ou $x = 3$[/option]
[option]$x = 4$ ou $x = -6$[/option]
[option correct="true"]$x = 1$ ou $x = -3$[/option]
[option]$x = -1$ ou $x = -3$[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
On utilise la forme factorisée : $C = (4x - 4)(2x + 6) = 0$.
$4x - 4 = 0$ donne $x = 1$.
$2x + 6 = 0$ donne $x = -3$.[/reponse]
[reponse motif="$x = -1$ ou $x = 3$"]Non.
Résoudre chaque facteur séparément : $4x - 4 = 0$ et $2x + 6 = 0$.
Attention aux signes dans chaque résolution.[/reponse]
[reponse motif="$x = 4$ ou $x = -6$"]Non.
Attention : il faut diviser par le coefficient de $x$, pas juste prendre la constante.
Résoudre $4x - 4 = 0$ et $2x + 6 = 0$ pas à pas.[/reponse]
[reponse motif="$x = -1$ ou $x = -3$"]Non.
Une des deux solutions est correcte. Vérifier l'autre en résolvant $4x - 4 = 0$ attentivement.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
Utiliser la forme factorisée $C = (4x-4)(2x+6)$ et appliquer la propriété du produit nul.[/reponse]
[/qcm]
[solution]On utilise la forme factorisée : $(4x-4)(2x+6) = 0$.
$4x - 4 = 0$ donne $x = 1$ et $2x + 6 = 0$ donne $x = -3$.[/solution]
[/etape]

QCM : Factorisation

[enonce]
Ce QCM porte sur la factorisation (facteur commun et identités remarquables). Pour chaque question, choisissez la bonne réponse parmi les quatre propositions.
[/enonce]

[etape]
Quelle est la factorisation la plus complète de $6x^{2} + 15x$ ?
[qcm]
[option]$3(2x^{2} + 5x)$[/option]
[option]$x(6x + 15)$[/option]
[option correct="true"]$3x(2x + 5)$[/option]
[option]$3x(3x + 5)$[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
Le plus grand facteur commun est $3x$ :
$6x^{2} = 3x \times 2x$ et $15x = 3x \times 5$, d'où $3x(2x + 5)$.[/reponse]
[reponse motif="$3(2x^{2} + 5x)$"]C'est une factorisation correcte, mais elle n'est pas complète.
On peut encore factoriser par $x$ à l'intérieur de la parenthèse.
Le plus grand facteur commun est $3x$, ce qui donne $3x(2x + 5)$.[/reponse]
[reponse motif="$x(6x + 15)$"]C'est une factorisation correcte, mais elle n'est pas complète.
Les coefficients $6$ et $15$ ont un facteur commun $3$ que l'on peut encore extraire.
Le plus grand facteur commun est $3x$, ce qui donne $3x(2x + 5)$.[/reponse]
[reponse motif="$3x(3x + 5)$"]Non, cette écriture est incorrecte.
$3x \times 3x = 9x^{2} \neq 6x^{2}$. Le premier terme dans la parenthèse est $6x^{2} \div 3x = 2x$.
La bonne factorisation est $3x(2x + 5)$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
Le plus grand facteur commun de $6x^{2}$ et $15x$ est $3x$, d'où $3x(2x + 5)$.[/reponse]
[/qcm]
[/etape]

[etape]
Factoriser $x^{2} - 25$.
[qcm]
[option]$(x - 5)^{2}$[/option]
[option correct="true"]$(x + 5)(x - 5)$[/option]
[option]$(x + 25)(x - 25)$[/option]
[option]$(x + 5)^{2}$[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
On reconnaît $a^{2} - b^{2} = (a+b)(a-b)$ avec $a = x$ et $b = 5$ (car $25 = 5^{2}$) :
$x^{2} - 25 = (x+5)(x-5)$.[/reponse]
[reponse motif="$(x - 5)^{2}$"]Non.
$(x-5)^{2} = x^{2} - 10x + 25 \neq x^{2} - 25$.
La bonne identité est $a^{2} - b^{2} = (a+b)(a-b)$, qui donne $(x+5)(x-5)$.[/reponse]
[reponse motif="$(x + 25)(x - 25)$"]Non.
Le nombre dont le carré vaut $25$ est $5$, pas $25$.
$x^{2} - 25 = x^{2} - 5^{2} = (x+5)(x-5)$.[/reponse]
[reponse motif="$(x + 5)^{2}$"]Non.
$(x+5)^{2} = x^{2} + 10x + 25 \neq x^{2} - 25$.
La bonne factorisation est $(x+5)(x-5)$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
$x^{2} - 25 = x^{2} - 5^{2} = (x+5)(x-5)$.[/reponse]
[/qcm]
[/etape]

[etape]
Factoriser $x^{2} + 8x + 16$.
[qcm]
[option]$(x + 8)^{2}$[/option]
[option]$(x + 4)(x - 4)$[/option]
[option]$(x - 4)^{2}$[/option]
[option correct="true"]$(x + 4)^{2}$[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
On reconnaît $a^{2} + 2ab + b^{2} = (a+b)^{2}$ avec $a = x$ et $b = 4$ :
$x^{2} + 2 \times x \times 4 + 4^{2} = (x+4)^{2}$.[/reponse]
[reponse motif="$(x + 8)^{2}$"]Non.
$(x+8)^{2} = x^{2} + 16x + 64 \neq x^{2} + 8x + 16$.
Le $b$ vaut $4$ (car $4^{2} = 16$), pas $8$. La bonne factorisation est $(x+4)^{2}$.[/reponse]
[reponse motif="$(x + 4)(x - 4)$"]Non.
$(x+4)(x-4) = x^{2} - 16$, c'est une différence de carrés.
L'expression $x^{2} + 8x + 16$ est un carré parfait : $(x+4)^{2}$.[/reponse]
[reponse motif="$(x - 4)^{2}$"]Non.
$(x-4)^{2} = x^{2} - 8x + 16$. Le signe du double produit est $+8x$, pas $-8x$, donc c'est $(x+4)^{2}$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
$x^{2} + 8x + 16 = x^{2} + 2 \times x \times 4 + 4^{2} = (x+4)^{2}$.[/reponse]
[/qcm]
[/etape]

[etape]
Factoriser $(x + 3)(2x - 1) - (x + 3)(x + 5)$.
[qcm]
[option]$(x + 3)(3x + 4)$[/option]
[option]$(x + 3)(x + 4)$[/option]
[option correct="true"]$(x + 3)(x - 6)$[/option]
[option]$(2x - 1)(x + 5)$[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
Le facteur commun est $(x+3)$ :
$(x+3)\left[(2x-1) - (x+5)\right] = (x+3)(2x - 1 - x - 5) = (x+3)(x-6)$.[/reponse]
[reponse motif="$(x + 3)(3x + 4)$"]Non.
C'est le résultat si on additionne les deux expressions au lieu de les soustraire.
On a une soustraction : $(2x-1) - (x+5) = 2x - 1 - x - 5 = x - 6$.[/reponse]
[reponse motif="$(x + 3)(x + 4)$"]Non.
Attention à bien distribuer le $-$ sur le $+5$ : $-(x+5) = -x - 5$, pas $-x + 5$.
$(2x-1) - (x+5) = 2x - 1 - x - 5 = x - 6$, d'où $(x+3)(x-6)$.[/reponse]
[reponse motif="$(2x - 1)(x + 5)$"]Non.
$(2x-1)$ et $(x+5)$ ne sont pas des facteurs communs de l'expression.
Le facteur commun est $(x+3)$, ce qui donne $(x+3)(x-6)$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
Le facteur commun est $(x+3)$ : $(x+3)\left[(2x-1)-(x+5)\right] = (x+3)(x-6)$.[/reponse]
[/qcm]
[/etape]

[etape]
Factoriser $9x^{2} - 4$.
[qcm]
[option]$(9x + 2)(9x - 2)$[/option]
[option]$(3x - 2)^{2}$[/option]
[option correct="true"]$(3x + 2)(3x - 2)$[/option]
[option]$(3x + 4)(3x - 4)$[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
$9x^{2} - 4 = (3x)^{2} - 2^{2} = (3x+2)(3x-2)$.[/reponse]
[reponse motif="$(9x + 2)(9x - 2)$"]Non.
$\sqrt{9x^{2}} = 3x$ (pas $9x$). On cherche le nombre dont le carré est $9x^{2}$.
$9x^{2} - 4 = (3x)^{2} - 2^{2} = (3x+2)(3x-2)$.[/reponse]
[reponse motif="$(3x - 2)^{2}$"]Non.
$(3x-2)^{2} = 9x^{2} - 12x + 4 \neq 9x^{2} - 4$.
La bonne identité est $a^{2} - b^{2} = (a+b)(a-b)$, qui donne $(3x+2)(3x-2)$.[/reponse]
[reponse motif="$(3x + 4)(3x - 4)$"]Non.
$(3x+4)(3x-4) = 9x^{2} - 16 \neq 9x^{2} - 4$.
Le nombre dont le carré vaut $4$ est $2$ (pas $4$) : $(3x+2)(3x-2)$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
$9x^{2} - 4 = (3x)^{2} - 2^{2} = (3x+2)(3x-2)$.[/reponse]
[/qcm]
[/etape]

[etape]
Factoriser $4x^{2} - 20x + 25$.
[qcm]
[option]$(2x + 5)^{2}$[/option]
[option]$(4x - 5)^{2}$[/option]
[option]$(2x - 5)(2x + 5)$[/option]
[option correct="true"]$(2x - 5)^{2}$[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
On reconnaît $(a-b)^{2} = a^{2} - 2ab + b^{2}$ avec $a = 2x$ et $b = 5$ :
$(2x)^{2} - 2 \times 2x \times 5 + 5^{2} = 4x^{2} - 20x + 25 = (2x-5)^{2}$.[/reponse]
[reponse motif="$(2x + 5)^{2}$"]Non.
$(2x+5)^{2} = 4x^{2} + 20x + 25$. Le signe du terme en $x$ est $-20x$, donc c'est $(2x-5)^{2}$.[/reponse]
[reponse motif="$(4x - 5)^{2}$"]Non.
$(4x-5)^{2} = 16x^{2} - 40x + 25 \neq 4x^{2} - 20x + 25$.
$\sqrt{4x^{2}} = 2x$ (pas $4x$), d'où $(2x-5)^{2}$.[/reponse]
[reponse motif="$(2x - 5)(2x + 5)$"]Non.
$(2x-5)(2x+5) = 4x^{2} - 25$, c'est une différence de carrés.
L'expression $4x^{2} - 20x + 25$ a trois termes, c'est un carré parfait : $(2x-5)^{2}$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
$4x^{2} - 20x + 25 = (2x)^{2} - 2 \times 2x \times 5 + 5^{2} = (2x-5)^{2}$.[/reponse]
[/qcm]
[/etape]

QCM Bilan : Calcul littéral

[enonce]
Ce QCM bilan couvre l'ensemble du chapitre : développement, factorisation et identités remarquables. Choisissez la bonne réponse parmi les quatre propositions.
[/enonce]

[etape]
Développer et réduire $(2x - 3)^{2} - (x + 1)(x - 1)$.
[qcm]
[option]$3x^{2} - 12x + 8$[/option]
[option]$5x^{2} - 12x + 10$[/option]
[option correct="true"]$3x^{2} - 12x + 10$[/option]
[option]$3x^{2} - 12x - 8$[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
$(2x-3)^{2} = 4x^{2} - 12x + 9$ et $(x+1)(x-1) = x^{2} - 1$.
$4x^{2} - 12x + 9 - (x^{2} - 1) = 4x^{2} - 12x + 9 - x^{2} + 1 = 3x^{2} - 12x + 10$.[/reponse]
[reponse motif="$3x^{2} - 12x + 8$"]Non.
Attention au signe : $-(x^{2} - 1) = -x^{2} + 1$, pas $-x^{2} - 1$.
$9 + 1 = 10$, d'où $3x^{2} - 12x + 10$.[/reponse]
[reponse motif="$5x^{2} - 12x + 10$"]Non.
On soustrait $x^{2}$, on ne l'additionne pas : $4x^{2} - x^{2} = 3x^{2}$.
Le résultat est $3x^{2} - 12x + 10$.[/reponse]
[reponse motif="$3x^{2} - 12x - 8$"]Non.
Le terme constant est $9 - (-1) = 9 + 1 = 10$, pas $-8$.
$(2x-3)^{2} - (x+1)(x-1) = 3x^{2} - 12x + 10$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
$(2x-3)^{2} - (x+1)(x-1) = 4x^{2} - 12x + 9 - x^{2} + 1 = 3x^{2} - 12x + 10$.[/reponse]
[/qcm]
[/etape]

[etape]
Factoriser $(2x + 1)^{2} - (2x + 1)(x - 4)$.
[qcm]
[option]$(2x + 1)(3x - 3)$[/option]
[option]$(2x + 1)(x - 3)$[/option]
[option correct="true"]$(2x + 1)(x + 5)$[/option]
[option]$(x - 4)(x + 5)$[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
Le facteur commun est $(2x+1)$ :
$(2x+1)\left[(2x+1) - (x-4)\right] = (2x+1)(2x + 1 - x + 4) = (2x+1)(x+5)$.[/reponse]
[reponse motif="$(2x + 1)(3x - 3)$"]Non.
C'est le résultat si on additionne au lieu de soustraire.
On a : $(2x+1) - (x-4) = 2x + 1 - x + 4 = x + 5$.[/reponse]
[reponse motif="$(2x + 1)(x - 3)$"]Non.
Attention à bien distribuer le signe $-$ : $-(x-4) = -x + 4$, pas $-x - 4$.
$(2x+1) - (x-4) = x + 5$, d'où $(2x+1)(x+5)$.[/reponse]
[reponse motif="$(x - 4)(x + 5)$"]Non.
Le facteur commun n'est pas $(x-4)$ mais $(2x+1)$.
$(2x+1)^{2} - (2x+1)(x-4) = (2x+1)(x+5)$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
Le facteur commun est $(2x+1)$ : $(2x+1)\left[(2x+1)-(x-4)\right] = (2x+1)(x+5)$.[/reponse]
[/qcm]
[/etape]

[etape]
Calculer $998 \times 1002$ sans calculatrice.
[qcm]
[option]$1\,000\,004$[/option]
[option]$1\,000\,000$[/option]
[option]$996\,004$[/option]
[option correct="true"]$999\,996$[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
$998 \times 1002 = (1000 - 2)(1000 + 2) = 1000^{2} - 2^{2} = 1\,000\,000 - 4 = 999\,996$.[/reponse]
[reponse motif="$1\,000\,004$"]Non.
La troisième identité remarquable donne $a^{2} - b^{2}$, pas $a^{2} + b^{2}$.
$(1000-2)(1000+2) = 1\,000\,000 - 4 = 999\,996$.[/reponse]
[reponse motif="$1\,000\,000$"]Non.
Il ne faut pas oublier de soustraire $b^{2} = 4$.
$(1000-2)(1000+2) = 1\,000\,000 - 4 = 999\,996$.[/reponse]
[reponse motif="$996\,004$"]Non.
L'identité remarquable donne $1000^{2} - 2^{2} = 1\,000\,000 - 4$, pas $1000^{2} - 2 \times 1000 \times 2 + 4$.
Le résultat est $999\,996$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
$998 \times 1002 = (1000-2)(1000+2) = 1\,000\,000 - 4 = 999\,996$.[/reponse]
[/qcm]
[/etape]

[etape]
L'expression $4x^{2} - 12x + 9$ est égale à :
[qcm]
[option]$(2x + 3)^{2}$[/option]
[option]$(2x - 3)(2x + 3)$[/option]
[option correct="true"]$(2x - 3)^{2}$[/option]
[option]$(4x - 3)^{2}$[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
$4x^{2} - 12x + 9 = (2x)^{2} - 2 \times 2x \times 3 + 3^{2} = (2x-3)^{2}$.[/reponse]
[reponse motif="$(2x + 3)^{2}$"]Non.
$(2x+3)^{2} = 4x^{2} + 12x + 9$. Le signe du terme en $x$ est $-12x$, c'est donc $(2x-3)^{2}$.[/reponse]
[reponse motif="$(2x - 3)(2x + 3)$"]Non.
$(2x-3)(2x+3) = 4x^{2} - 9$. L'expression a trois termes, c'est un carré parfait, pas une différence de carrés.
$4x^{2} - 12x + 9 = (2x-3)^{2}$.[/reponse]
[reponse motif="$(4x - 3)^{2}$"]Non.
$(4x-3)^{2} = 16x^{2} - 24x + 9 \neq 4x^{2} - 12x + 9$.
$\sqrt{4x^{2}} = 2x$ (pas $4x$), d'où $(2x-3)^{2}$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
$4x^{2} - 12x + 9 = (2x)^{2} - 2 \times 2x \times 3 + 3^{2} = (2x-3)^{2}$.[/reponse]
[/qcm]
[/etape]

[etape]
Résoudre $(x - 5)(2x + 3) = 0$.
[qcm]
[option]$x = -5$ ou $x = \dfrac{3}{2}$[/option]
[option]$x = 5$ ou $x = \dfrac{3}{2}$[/option]
[option]$x = 5$[/option]
[option correct="true"]$x = 5$ ou $x = -\dfrac{3}{2}$[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
Un produit est nul si et seulement si l'un de ses facteurs est nul.
$x - 5 = 0$ donne $x = 5$.
$2x + 3 = 0$ donne $x = -\dfrac{3}{2}$.[/reponse]
[reponse motif="$x = -5$ ou $x = \dfrac{3}{2}$"]Non.
$x - 5 = 0$ donne $x = 5$ (pas $-5$), et $2x + 3 = 0$ donne $x = -\dfrac{3}{2}$ (pas $+\dfrac{3}{2}$).
Les solutions sont $x = 5$ ou $x = -\dfrac{3}{2}$.[/reponse]
[reponse motif="$x = 5$ ou $x = \dfrac{3}{2}$"]Non.
$2x + 3 = 0$ donne $2x = -3$, soit $x = -\dfrac{3}{2}$ (pas $+\dfrac{3}{2}$).
Les solutions sont $x = 5$ ou $x = -\dfrac{3}{2}$.[/reponse]
[reponse motif="$x = 5$"]Non.
Un produit nul a autant de solutions que de facteurs. Il ne faut pas oublier la seconde :
$2x + 3 = 0$ donne $x = -\dfrac{3}{2}$.
Les solutions sont $x = 5$ ou $x = -\dfrac{3}{2}$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
$(x-5)(2x+3) = 0$ donne $x = 5$ ou $x = -\dfrac{3}{2}$.[/reponse]
[/qcm]
[/etape]

[etape]
Laquelle de ces expressions est toujours positive ou nulle ?
[qcm]
[option]$x^{2} - 4$[/option]
[option correct="true"]$x^{2} - 4x + 4$[/option]
[option]$x^{2} - 4x$[/option]
[option]$x^{2} + 4x$[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
$x^{2} - 4x + 4 = (x - 2)^{2}$, qui est un carré. Un carré est toujours positif ou nul.[/reponse]
[reponse motif="$x^{2} - 4$"]Non.
Pour $x = 0$ : $0 - 4 = -4 < 0$. Cette expression peut être négative.
L'expression toujours positive ou nulle est $x^{2} - 4x + 4 = (x-2)^{2}$.[/reponse]
[reponse motif="$x^{2} - 4x$"]Non.
Pour $x = 2$ : $4 - 8 = -4 < 0$. Cette expression peut être négative.
L'expression toujours positive ou nulle est $x^{2} - 4x + 4 = (x-2)^{2}$.[/reponse]
[reponse motif="$x^{2} + 4x$"]Non.
Pour $x = -2$ : $4 - 8 = -4 < 0$. Cette expression peut être négative.
L'expression toujours positive ou nulle est $x^{2} - 4x + 4 = (x-2)^{2}$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
Seule $x^{2} - 4x + 4 = (x-2)^{2}$ est toujours positive ou nulle, car c'est un carré parfait.[/reponse]
[/qcm]
[/etape]

Vrai/Faux : Expressions complexes et équations

[enonce]
Pour chaque affirmation, indiquez si elle est Vraie ou Fausse.
[/enonce]

[etape]
Affirmation : L'expression $(n + 1)^2 - (n - 1)^2$ est toujours un multiple de $4$ lorsque $n$ est un nombre entier.

[qcm]
[option correct="true"]Vrai[/option]
[option]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
On factorise avec $a^2 - b^2 = (a+b)(a-b)$ :
$\left[(n+1) + (n-1)\right]\left[(n+1) - (n-1)\right] = 2n \times 2 = 4n$.
Le résultat est $4n$, qui est bien un multiple de $4$ pour tout entier $n$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est vraie.
L'erreur fréquente est de développer sans simplifier et de ne pas voir la structure.
En factorisant : $(n+1)^2 - (n-1)^2 = [(n+1)+(n-1)][(n+1)-(n-1)] = 2n \times 2 = 4n$.[/reponse]
[/qcm]

[solution]
Cette affirmation est vraie. $(n+1)^2 - (n-1)^2 = 4n$, qui est un multiple de $4$ pour tout entier.
[/solution]
[/etape]

[etape]
Affirmation : L'expression $x^2 + 2x + 1$ peut prendre des valeurs négatives.

[qcm]
[option]Vrai[/option]
[option correct="true"]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
$x^2 + 2x + 1 = (x + 1)^2$, c'est un carré.
Un carré est toujours positif ou nul, il ne peut jamais être négatif.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est fausse.
L'erreur fréquente est de ne pas reconnaître que cette expression est un carré parfait.
$x^2 + 2x + 1 = (x+1)^2 \geqslant 0$ pour tout nombre $x$. Un carré n'est jamais négatif.[/reponse]
[/qcm]

[solution]
Cette affirmation est fausse. $x^2 + 2x + 1 = (x+1)^2$, qui est toujours positif ou nul.
[/solution]
[/etape]

[etape]
Affirmation : Si $(3x + 5)(x - 2) = 0$, alors $x = 2$ ou $x = -\dfrac{5}{3}$.

[qcm]
[option correct="true"]Vrai[/option]
[option]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
Un produit est nul si et seulement si l'un de ses facteurs est nul.
$3x + 5 = 0$ donne $x = -\dfrac{5}{3}$, et $x - 2 = 0$ donne $x = 2$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est vraie.
L'erreur fréquente est de se tromper dans la résolution de $3x + 5 = 0$.
$3x = -5$, donc $x = -\dfrac{5}{3}$ (et non $+\dfrac{5}{3}$). L'autre solution est bien $x = 2$.[/reponse]
[/qcm]

[solution]
Cette affirmation est vraie. Par la règle du produit nul : $3x+5 = 0$ donne $x = -\dfrac{5}{3}$, et $x-2 = 0$ donne $x = 2$.
[/solution]
[/etape]

[etape]
Affirmation : L'expression $x^2 - 6x + 9$ est nulle pour $x = -3$.

[qcm]
[option]Vrai[/option]
[option correct="true"]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
$x^2 - 6x + 9 = (x - 3)^2$. Cette expression est nulle pour $x = 3$, pas pour $x = -3$.
Pour $x = -3$ : $(-3-3)^2 = (-6)^2 = 36 \neq 0$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est fausse.
L'erreur fréquente est de confondre le signe dans $(x-3)^2 = 0$, qui donne $x = 3$ et non $x = -3$.
On vérifie : pour $x = -3$, on obtient $9 + 18 + 9 = 36$, ce qui n'est pas nul.[/reponse]
[/qcm]

[solution]
Cette affirmation est fausse. $x^2 - 6x + 9 = (x-3)^2$, qui s'annule pour $x = 3$ (pas $-3$).
[/solution]
[/etape]

[etape]
Affirmation : L'équation $x^2 = -9$ admet deux solutions : $x = 3$ et $x = -3$.

[qcm]
[option]Vrai[/option]
[option correct="true"]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
Un carré est toujours positif ou nul : $x^2 \geqslant 0$ pour tout nombre $x$.
L'équation $x^2 = -9$ n'admet donc aucune solution.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est fausse.
L'erreur fréquente est de confondre $x^2 = 9$ (qui admet $3$ et $-3$) avec $x^2 = -9$.
Un carré ne peut jamais être négatif, donc $x^2 = -9$ n'a aucune solution.[/reponse]
[/qcm]

[solution]
Cette affirmation est fausse. $x^2 \geqslant 0$ pour tout $x$, donc $x^2 = -9$ n'a aucune solution. Le piège est de confondre avec $x^2 = 9$.
[/solution]
[/etape]

[etape]
Affirmation : Si $x^2 = x$, alors la seule solution est $x = 1$.

[qcm]
[option]Vrai[/option]
[option correct="true"]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
$x^2 - x = 0$, soit $x(x - 1) = 0$.
Donc $x = 0$ ou $x = 1$ : il y a deux solutions, pas une seule.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est fausse.
L'erreur fréquente est de diviser les deux membres par $x$, ce qui fait perdre la solution $x = 0$.
On factorise : $x^2 - x = x(x-1) = 0$, d'où $x = 0$ ou $x = 1$.[/reponse]
[/qcm]

[solution]
Cette affirmation est fausse. $x^2 = x$ donne $x(x-1) = 0$, donc $x = 0$ ou $x = 1$. On ne divise jamais par $x$ sans vérifier que $x \neq 0$.
[/solution]
[/etape]

Vrai/Faux : Factorisation

[enonce]
Pour chaque affirmation, indiquez si elle est Vraie ou Fausse.
[/enonce]

[etape]
Affirmation : $x^2 - 9 = (x + 3)(x - 3)$

[qcm]
[option correct="true"]Vrai[/option]
[option]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
On reconnaît $a^2 - b^2 = (a+b)(a-b)$ avec $a = x$ et $b = 3$ :
$x^2 - 3^2 = (x+3)(x-3)$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est vraie.
L'erreur fréquente est de ne pas reconnaître que $9 = 3^2$.
C'est la troisième identité remarquable : $x^2 - 9 = x^2 - 3^2 = (x+3)(x-3)$.[/reponse]
[/qcm]

[solution]
Cette affirmation est vraie. C'est une application directe de $a^2 - b^2 = (a+b)(a-b)$ avec $a = x$ et $b = 3$.
[/solution]
[/etape]

[etape]
Affirmation : $x^2 + 16 = (x + 4)(x - 4)$

[qcm]
[option]Vrai[/option]
[option correct="true"]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
$(x+4)(x-4) = x^2 - 16$, pas $x^2 + 16$.
Une somme de deux carrés ne se factorise pas avec les identités remarquables.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est fausse.
L'erreur fréquente est de confondre $a^2 - b^2$ (qui se factorise) et $a^2 + b^2$ (qui ne se factorise pas).
$(x+4)(x-4) = x^2 - 16 \neq x^2 + 16$. Le signe $+$ empêche la factorisation.[/reponse]
[/qcm]

[solution]
Cette affirmation est fausse. $(x+4)(x-4) = x^2 - 16$. L'expression $x^2 + 16$ est une somme de deux carrés, elle ne se factorise pas.
[/solution]
[/etape]

[etape]
Affirmation : $12x^3 - 8x^2 = 4x^2(3x - 2)$

[qcm]
[option correct="true"]Vrai[/option]
[option]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
Le facteur commun est $4x^2$ :
$12x^3 = 4x^2 \times 3x$ et $8x^2 = 4x^2 \times 2$, d'où $4x^2(3x - 2)$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est vraie.
L'erreur fréquente est de ne pas prendre le plus grand facteur commun.
$12x^3 = 4x^2 \times 3x$ et $8x^2 = 4x^2 \times 2$, donc $12x^3 - 8x^2 = 4x^2(3x-2)$.[/reponse]
[/qcm]

[solution]
Cette affirmation est vraie. Le plus grand facteur commun de $12x^3$ et $8x^2$ est $4x^2$, ce qui donne $4x^2(3x - 2)$.
[/solution]
[/etape]

[etape]
Affirmation : $4x^2 - 12x + 9 = (4x - 3)^2$

[qcm]
[option]Vrai[/option]
[option correct="true"]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
$(4x-3)^2 = 16x^2 - 24x + 9$, ce qui ne correspond pas.
La bonne factorisation est $(2x-3)^2$ car $4x^2 = (2x)^2$ et $9 = 3^2$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est fausse.
L'erreur fréquente est de croire que $4x^2 = (4x)^2$, alors que $4x^2 = (2x)^2$.
On vérifie : $(2x)^2 - 2 \times 2x \times 3 + 3^2 = 4x^2 - 12x + 9$.
Donc $4x^2 - 12x + 9 = (2x - 3)^2$.[/reponse]
[/qcm]

[solution]
Cette affirmation est fausse. $4x^2 - 12x + 9 = (2x-3)^2$, car $4x^2 = (2x)^2$, pas $(4x)^2$.
[/solution]
[/etape]

[etape]
Affirmation : $(x + 5)^2 - (x + 5)(2x - 3) = (x + 5)(-x + 8)$

[qcm]
[option correct="true"]Vrai[/option]
[option]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
Le facteur commun est $(x+5)$ :
$(x+5)\left[(x+5) - (2x-3)\right] = (x+5)(x + 5 - 2x + 3) = (x+5)(-x+8)$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est vraie.
L'erreur fréquente est de ne pas voir le facteur commun $(x+5)$ quand l'un des termes est un carré.
On écrit $(x+5)^2 = (x+5)(x+5)$, puis on factorise :
$(x+5)\left[(x+5) - (2x-3)\right] = (x+5)(-x+8)$.[/reponse]
[/qcm]

[solution]
Cette affirmation est vraie. On écrit $(x+5)^2 = (x+5)(x+5)$, le facteur commun est $(x+5)$, et on obtient $(x+5)(-x+8)$.
[/solution]
[/etape]

[etape]
Affirmation : $x^2 + 6x + 9 = (x + 3)(x - 3)$

[qcm]
[option]Vrai[/option]
[option correct="true"]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
$(x+3)(x-3) = x^2 - 9$, ce n'est pas la même expression.
$x^2 + 6x + 9 = (x+3)^2$ (carré d'une somme).[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est fausse.
L'erreur fréquente est de confondre la différence de deux carrés et le carré d'une somme.
$x^2 + 6x + 9$ a trois termes, c'est un carré parfait : $x^2 + 2 \times x \times 3 + 3^2 = (x+3)^2$.
La factorisation $(x+3)(x-3)$ donnerait $x^2 - 9$.[/reponse]
[/qcm]

[solution]
Cette affirmation est fausse. $x^2 + 6x + 9 = (x+3)^2$. L'expression $(x+3)(x-3)$ vaut $x^2 - 9$, c'est une erreur d'identité remarquable.
[/solution]
[/etape]

Aire d’un terrain

ABCD est un terrain rectangulaire de longueur $ AB = (3x + 4) $ mètres et de largeur $ AD = (3x - 4) $ mètres, où $ x $ est un nombre supérieur à $ 2 $.

On aménage une terrasse carrée de côté $ 3 $ mètres dans le coin D du terrain (zone grisée sur la figure).

Terrain rectangulaire ABCD avec une terrasse carrée de côté 3 m dans le coin D
  1. Exprimer l'aire $ \mathcal{A}_{1} $ du terrain ABCD en fonction de $ x $, à l'aide d'une identité remarquable.
  2. Exprimer l'aire $ \mathcal{A}_{2} $ de la partie restante du terrain (hors terrasse) en fonction de $ x $.
  3. Factoriser l'expression de $ \mathcal{A}_{2} $.
  4. Pour quelle valeur de $ x $ l'aire de la partie restante vaut-elle $ 200 $ m$ ^{2} $ ?

Corrigé

  1. L'aire du terrain est le produit de la longueur par la largeur :
    $ \mathcal{A}_{1} = (3x + 4)(3x - 4) $

    On reconnaît la troisième identité remarquable $ (a + b)(a - b) = a^{2} - b^{2} $ avec $ a = 3x $ et $ b = 4 $ :
    $ \mathcal{A}_{1} = (3x)^{2} - 4^{2} $
    $ \mathcal{A}_{1} = 9x^{2} - 16 $ m$ ^{2} $

  2. L'aire de la terrasse carrée est $ 3^{2} = 9 $ m$ ^{2} $. L'aire restante est :
    $ \mathcal{A}_{2} = \mathcal{A}_{1} - 9 $
    $ \mathcal{A}_{2} = 9x^{2} - 16 - 9 $
    $ \mathcal{A}_{2} = 9x^{2} - 25 $ m$ ^{2} $
  3. On reconnaît une différence de deux carrés : $ (3x)^{2} - 5^{2} $.
    On utilise $ a^{2} - b^{2} = (a + b)(a - b) $ avec $ a = 3x $ et $ b = 5 $ :
    $ \mathcal{A}_{2} = (3x + 5)(3x - 5) $ m$ ^{2} $
  4. On cherche $ x $ tel que $ \mathcal{A}_{2} = 200 $ :
    $ 9x^{2} - 25 = 200 $
    $ 9x^{2} = 225 $
    $ x^{2} = 25 $
    $ x = 5 $ (car $ x > 2 $)

    Vérification : pour $ x = 5 $, le terrain mesure $ 19 \times 11 = 209 $ m$ ^{2} $, la terrasse $ 9 $ m$ ^{2} $, et $ 209 - 9 = 200 $ m$ ^{2} $.

Factoriser pour résoudre une équation

On considère l'expression :

$ E = (2x - 1)^{2} - (x + 3)^{2} $
  1. Développer et réduire $ E $.
  2. Factoriser $ E $ à l'aide d'une identité remarquable.
  3. Résoudre l'équation $ (2x - 1)^{2} - (x + 3)^{2} = 0 $.
  4. Calculer $ E $ pour $ x = 10 $, en choisissant la forme la plus adaptée.

Corrigé

  1. On développe chaque carré à l'aide des identités remarquables :
    $ (2x - 1)^{2} = (2x)^{2} - 2 \times 2x \times 1 + 1^{2} = 4x^{2} - 4x + 1 $
    $ (x + 3)^{2} = x^{2} + 2 \times x \times 3 + 3^{2} = x^{2} + 6x + 9 $

    On calcule la différence :
    $ E = 4x^{2} - 4x + 1 - (x^{2} + 6x + 9) $
    $ E = 4x^{2} - 4x + 1 - x^{2} - 6x - 9 $
    $ E = 3x^{2} - 10x - 8 $

  2. L'expression $ E = (2x - 1)^{2} - (x + 3)^{2} $ est une différence de deux carrés.
    On utilise $ a^{2} - b^{2} = (a + b)(a - b) $ avec $ a = 2x - 1 $ et $ b = x + 3 $ :
    $ E = \left[(2x - 1) + (x + 3)\right]\left[(2x - 1) - (x + 3)\right] $
    $ E = (2x - 1 + x + 3)(2x - 1 - x - 3) $
    $ E = (3x + 2)(x - 4) $
  3. L'équation $ E = 0 $ s'écrit, sous forme factorisée :
    $ (3x + 2)(x - 4) = 0 $

    Un produit est nul si et seulement si l'un de ses facteurs est nul :
    $ 3x + 2 = 0 $ ou $ x - 4 = 0 $
    $ x = -\dfrac{2}{3} $ ou $ x = 4 $

    L'équation admet deux solutions : $\mathbf{x = -\dfrac{2}{3}}$ et $\mathbf{x = 4}$.

  4. La forme factorisée est la plus pratique pour calculer :
    $ E = (3 \times 10 + 2)(10 - 4) $
    $ E = 32 \times 6 $
    $ E = 192 $

Factorisation en plusieurs étapes

Factoriser les expressions suivantes :

  1. $ A = (x + 3)^{2} - 16 $
  2. $ B = 4x^{2} - (x - 1)^{2} $
  3. $ C = (3x + 2)^{2} - (3x + 2)(x - 5) $
  4. $ D = 9x^{2} + 12x + 4 - (3x + 2)(x - 1) $

Corrigé

  1. On reconnaît une différence de deux carrés : $ (x + 3)^{2} - 4^{2} $.
    On utilise $ a^{2} - b^{2} = (a + b)(a - b) $ avec $ a = x + 3 $ et $ b = 4 $ :
    $ A = (x + 3 + 4)(x + 3 - 4) $
    $ A = (x + 7)(x - 1) $
  2. On reconnaît une différence de deux carrés : $ (2x)^{2} - (x - 1)^{2} $.
    On utilise $ a^{2} - b^{2} = (a + b)(a - b) $ avec $ a = 2x $ et $ b = x - 1 $ :
    $ B = (2x + x - 1)(2x - x + 1) $
    $ B = (3x - 1)(x + 1) $
  3. Le facteur commun est $ (3x + 2) $.
    On écrit $ (3x + 2)^{2} = (3x + 2)(3x + 2) $ :
    $ C = (3x + 2)(3x + 2) - (3x + 2)(x - 5) $
    $ C = (3x + 2)\left[(3x + 2) - (x - 5)\right] $
    $ C = (3x + 2)(3x + 2 - x + 5) $
    $ C = (3x + 2)(2x + 7) $
  4. On commence par reconnaître une identité remarquable dans les trois premiers termes :
    $ 9x^{2} + 12x + 4 = (3x)^{2} + 2 \times 3x \times 2 + 2^{2} = (3x + 2)^{2} $

    L'expression devient :
    $ D = (3x + 2)^{2} - (3x + 2)(x - 1) $

    Le facteur commun est $ (3x + 2) $ :
    $ D = (3x + 2)\left[(3x + 2) - (x - 1)\right] $
    $ D = (3x + 2)(3x + 2 - x + 1) $
    $ D = (3x + 2)(2x + 3) $

Identités remarquables et calcul mental

Calculer mentalement :

  1. $ A=501\times 499 $
  2. $ B=423^{2} - 422^{2} $
  3. $ C=2015^{2} - 2005^{2} $
  4. $ D=1002^{2} $

Corrigé

On utilise les identités remarquables pour transformer ces calculs.

  1. On reconnaît un produit de la forme $ (a+b)(a-b) $ avec $ a = 500 $ et $ b = 1 $ :
    $ A = 501 \times 499 = (500+1)(500-1) = 500^{2} - 1^{2} = 250\,000 - 1 = 249\,999 $
  2. On reconnaît une différence de deux carrés avec $ a = 423 $ et $ b = 422 $ :
    $ B = 423^{2} - 422^{2} = (423+422)(423-422) = 845 \times 1 = 845 $
  3. On reconnaît une différence de deux carrés avec $ a = 2015 $ et $ b = 2005 $ :
    $ C = 2015^{2} - 2005^{2} = (2015+2005)(2015-2005) = 4020 \times 10 = 40\,200 $
  4. On reconnaît le carré d'une somme avec $ a = 1000 $ et $ b = 2 $ :
    $ D = 1002^{2} = (1000+2)^{2} = 1000^{2} + 2 \times 1000 \times 2 + 2^{2} = 1\,000\,000 + 4\,000 + 4 = 1\,004\,004 $