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5e · Chapitre 5 · Calcul littéral et équations

Calcul littéral et équations

30 exercices corrigés

1 Des lettres pour remplacer des nombres

Le périmètre d'un carré de côté \(5\) cm est \(4 \times 5 = 20\) cm ; de côté \(7\) cm, il est \(4 \times 7 = 28\) cm… Pour dire « pour n'importe quel côté », on remplace la longueur du côté par une lettre, par exemple \(c\) :

\[\text{périmètre du carré} = 4 \times c\]

Une écriture comme \(4 \times c\), qui contient des lettres, s'appelle une expression littérale. Une égalité comme \(P = 4 \times c\) est une formule.

À retenir

Conventions d'écriture :

  • on peut supprimer le signe \(\times\) devant une lettre ou une parenthèse : \(4 \times c = 4c\) ; \(a \times b = ab\) ; \(3 \times (x + 2) = 3(x + 2)\) ;
  • on écrit \(1 \times x = x\) ;
  • \(x \times x = x^2\) et \(x \times x \times x = x^3\).
Attention

On ne supprime pas le signe \(\times\) entre deux nombres : \(3 \times 5 \neq 35\) !

2 Calculer la valeur d'une expression

Pour calculer une expression pour une valeur donnée de la lettre, on remplace la lettre par ce nombre (en remettant les signes \(\times\)), puis on calcule en respectant les priorités.

Exemple

Calculer \(E = 2a + 3b\) pour \(a = 4\) et \(b = 1\). \[E = 2 \times 4 + 3 \times 1 = 8 + 3 = 11\]

3 Développer et factoriser

À retenir

La distributivité : \[k(a + b) = ka + kb \qquad k(a - b) = ka - kb\]

  • Développer, c'est passer du produit à la somme : \(3(x + 4) = 3x + 12\).
  • Factoriser, c'est faire l'inverse : \(6x + 9 = 3 \times 2x + 3 \times 3 = 3(2x + 3)\).
Attention

Il faut multiplier chaque terme de la parenthèse : \(3(x + 4) = 3x + 12\), et pas \(3x + 4\).

4 Réduire une expression

Réduire une expression, c'est l'écrire avec le moins de termes possible, en regroupant les termes « de la même famille ».

Exemples
  • \(5x + 3x = 8x\) (5 « \(x\) » plus 3 « \(x\) », cela fait 8 « \(x\) ») ;
  • \(4x + 7 - x - 2 = 4x - x + 7 - 2 = 3x + 5\) ;
  • \(3a + 4b\) ne peut pas être réduit : \(a\) et \(b\) sont des nombres différents.
Astuce

Pense à des fruits ! \(3\) pommes \(+ 4\) pommes \(= 7\) pommes, mais \(3\) pommes \(+ 4\) bananes, on ne peut pas les regrouper.

5 Tester une égalité

Une égalité avec des lettres peut être vraie pour certaines valeurs et fausse pour d'autres.

À retenir
  • pour montrer qu'une égalité est fausse, il suffit de trouver un seul contre-exemple ;
  • pour montrer qu'elle est toujours vraie, des exemples ne suffisent pas : il faut une preuve (par exemple avec la distributivité).
Exemple

« \(2x + 3 = 5x\) » est vraie pour \(x = 1\) (\(5 = 5\)), mais fausse pour \(x = 2\) (\(7 \neq 10\)). Ce n'est donc pas une égalité toujours vraie : \(x = 2\) est un contre-exemple.

6 Résoudre une équation

Une équation est une égalité dans laquelle un nombre inconnu est désigné par une lettre. Résoudre l'équation, c'est trouver la ou les valeurs de l'inconnue qui rendent l'égalité vraie : ce sont les solutions.

x x x 21 g 3x = 21, donc x = 21 ÷ 3 = 7
Une balance en équilibre : trois boîtes identiques pèsent autant que 21 g. Une boîte pèse 7 g.
Méthode

On utilise l'opération inverse, comme pour les égalités à trous :

  • \(x + 7 = 15\) : on enlève \(7\) des deux côtés : \(x = 15 - 7 = 8\) ;
  • \(x - 4 = 9\) : on ajoute \(4\) : \(x = 9 + 4 = 13\) ;
  • \(3x = 21\) : on divise par \(3\) : \(x = 21 \div 3 = 7\).

On vérifie toujours : \(3 \times 7 = 21\) ✓.

Pour aller plus loin

Contenu facultatif, non exigible.

En 4e, tu résoudras des équations comme \(3x + 5 = 2x + 9\), et tu apprendras à développer \((x + 2)(x + 5)\).


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