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4e · Pour s’entraîner

Exercices supplémentaires

35 exercices corrigés, classés par thème

Équations du premier degré

Exercice 1Niveau 1

Résoudre les équations suivantes :

a) \(3x + 7 = 22\)

b) \(5x - 3 = 2x + 9\)

c) \(4(x - 1) = 2x + 6\)

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Partie a) — \(3x + 7 = 22\)

Étape 1 — Isoler le terme en \(x\) On soustrait 7 des deux membres pour déplacer la constante à droite : \[3x + 7 - 7 = 22 - 7\] \[3x = 15\]

Étape 2 — Diviser par le coefficient \[x = \frac{15}{3} = 5\]

Vérification : \(3 \times 5 + 7 = 15 + 7 = 22\) ✓

Partie b) — \(5x - 3 = 2x + 9\)

Étape 1 — Regrouper les termes en \(x\) On soustrait \(2x\) des deux membres : \[5x - 2x - 3 = 9\] \[3x - 3 = 9\]

Étape 2 — Isoler le terme en \(x\) On ajoute 3 des deux membres : \[3x = 12\]

Étape 3 — Diviser \[x = 4\]

Vérification : \(5 \times 4 - 3 = 17\) et \(2 \times 4 + 9 = 17\) ✓

Partie c) — \(4(x - 1) = 2x + 6\)

Étape 1 — Développer le membre de gauche \[4x - 4 = 2x + 6\]

Étape 2 — Regrouper \[4x - 2x = 6 + 4\] \[2x = 10\] \[x = 5\]

Vérification : \(4(5 - 1) = 4 \times 4 = 16\) et \(2 \times 5 + 6 = 16\) ✓

Exercice 2Niveau 2

Un rectangle a un périmètre de 46 cm. Sa longueur est le triple de sa largeur. Trouver les dimensions du rectangle.

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Étape 1 — Mise en équation On note \(l\) la largeur du rectangle. La longueur vaut alors \(3l\). Le périmètre d'un rectangle est \(P = 2(\text{longueur} + \text{largeur})\), donc : \[2(3l + l) = 46\]

Étape 2 — Développer \[2 \times 4l = 46\] \[8l = 46\]

Étape 3 — Résoudre \[l = \frac{46}{8} = 5{,}75 \text{ cm}\]

Étape 4 — Calculer la longueur \[3l = 3 \times 5{,}75 = 17{,}25 \text{ cm}\]

Vérification : Périmètre \(= 2(17{,}25 + 5{,}75) = 2 \times 23 = 46\) cm ✓

Le rectangle mesure 5,75 cm de large et 17,25 cm de long.

Exercice 3Niveau 2

Résoudre l'équation avec fractions : \[\frac{x+1}{3} + \frac{x-2}{4} = 5\]

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Étape 1 — Identifier le dénominateur commun Les dénominateurs sont 3 et 4 : on choisit \(12\), multiple commun de 3 et de 4.

Étape 2 — Multiplier tous les termes par 12 \[12 \times \frac{x+1}{3} + 12 \times \frac{x-2}{4} = 12 \times 5\] \[4(x+1) + 3(x-2) = 60\]

Étape 3 — Développer \[4x + 4 + 3x - 6 = 60\] \[7x - 2 = 60\]

Étape 4 — Isoler \(x\) \[7x = 62\] \[x = \frac{62}{7} \approx 8{,}86\]

Vérification : \(\frac{62/7 + 1}{3} + \frac{62/7 - 2}{4} = \frac{69/7}{3} + \frac{48/7}{4} = \frac{69}{21} + \frac{48}{28} = \frac{23}{7} + \frac{12}{7} = \frac{35}{7} = 5\) ✓

Exercice 4Niveau 3

Deux voitures partent en même temps de deux villes distantes de 270 km et roulent l'une vers l'autre. La première roule à 90 km/h et la seconde à 60 km/h. Au bout de combien de temps se croisent-elles ?

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Étape 1 — Mise en équation On note \(t\) (en heures) le temps écoulé avant le croisement.

La voiture 1 parcourt une distance de \(90t\) km. La voiture 2 parcourt une distance de \(60t\) km. Au moment du croisement, leurs distances cumulées égalent 270 km : \[90t + 60t = 270\]

Étape 2 — Résoudre \[150t = 270\] \[t = \frac{270}{150} = 1{,}8 \text{ heures}\]

Étape 3 — Convertir \(1{,}8\) h \(= 1\) h \(48\) min

Vérification : En 1,8 h, la première parcourt \(90 \times 1{,}8 = 162\) km et la seconde \(60 \times 1{,}8 = 108\) km. Total : \(162 + 108 = 270\) km ✓

Les deux voitures se croisent au bout de 1 heure 48 minutes.

Exercice 5Niveau 3

Programme A : « choisir un nombre, le multiplier par \(3\), ajouter \(12\) ». Programme B : « choisir un nombre, le multiplier par \(5\), soustraire \(2\) ». Quel nombre faut-il choisir pour obtenir le même résultat avec les deux programmes ?

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Étape 1 — Traduire chaque programme Avec le nombre \(x\) : programme A donne \(3x + 12\) ; programme B donne \(5x - 2\).

Étape 2 — Écrire et résoudre l'équation \[3x + 12 = 5x - 2\] \[12 + 2 = 5x - 3x\] \[14 = 2x \quad \text{donc} \quad x = 7\]

Vérification : A donne \(3 \times 7 + 12 = 33\) et B donne \(5 \times 7 - 2 = 33\) ✓

Il faut choisir \(7\).

Théorème de Pythagore

Exercice 1Niveau 1

Dans un triangle ABC rectangle en B, on donne AB = 6 cm et BC = 8 cm. Calculer AC.

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Étape 1 — Identifier l'hypoténuse Dans un triangle rectangle, l'hypoténuse est le côté opposé à l'angle droit. Ici le triangle est rectangle en B, donc l'hypoténuse est AC.

Étape 2 — Appliquer le théorème de Pythagore \[AC^2 = AB^2 + BC^2\] \[AC^2 = 6^2 + 8^2\] \[AC^2 = 36 + 64 = 100\]

Étape 3 — Extraire la racine carrée \[AC = \sqrt{100} = 10 \text{ cm}\]

Vérification : \(6^2 + 8^2 = 36 + 64 = 100 = 10^2\) ✓

Exercice 2Niveau 1

Un triangle a des côtés mesurant 5 cm, 12 cm et 13 cm. Est-il rectangle ? Justifier.

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Étape 1 — Identifier le plus grand côté Le plus grand côté est 13 cm. Si le triangle est rectangle, 13 est l'hypoténuse.

Étape 2 — Vérifier la relation de Pythagore On calcule séparément \(5^2 + 12^2\) et \(13^2\) : \[5^2 + 12^2 = 25 + 144 = 169\] \[13^2 = 169\]

Étape 3 — Conclure Comme \(5^2 + 12^2 = 13^2\), d'après la réciproque du théorème de Pythagore, le triangle est rectangle (l'angle droit est en face du côté de 13 cm).

Exercice 3Niveau 2

Une échelle de 5 m est appuyée contre un mur. Son pied est à 1,5 m du bas du mur. À quelle hauteur atteint-elle sur le mur ?

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Étape 1 — Modéliser la situation L'échelle, le sol et le mur forment un triangle rectangle. L'angle droit est entre le mur et le sol. L'échelle (5 m) est l'hypoténuse. Le pied de l'échelle est à 1,5 m du mur.

Étape 2 — Appliquer Pythagore On note \(h\) la hauteur atteinte sur le mur : \[5^2 = h^2 + 1{,}5^2\] \[25 = h^2 + 2{,}25\] \[h^2 = 25 - 2{,}25 = 22{,}75\]

Étape 3 — Calculer \[h = \sqrt{22{,}75} \approx 4{,}77 \text{ m}\]

L'échelle atteint le mur à environ 4,77 m de hauteur.

Exercice 4Niveau 2

Calculer la diagonale d'un carré de côté 7 cm. Donner le résultat sous forme exacte puis arrondi au dixième.

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Étape 1 — Modéliser Dans un carré, la diagonale partage le carré en deux triangles rectangles isocèles. Les deux côtés de l'angle droit mesurent chacun 7 cm (les côtés du carré).

Étape 2 — Appliquer Pythagore On note \(d\) la longueur de la diagonale : \[d^2 = 7^2 + 7^2 = 49 + 49 = 98\]

Étape 3 — Simplifier la racine \[d = \sqrt{98} = \sqrt{49 \times 2} = 7\sqrt{2}\]

Forme exacte : \(d = 7\sqrt{2}\) cm

Valeur approchée : \(d \approx 7 \times 1{,}414 \approx 9{,}9\) cm

Exercice 5Niveau 3

Dans un triangle ABC, on sait que AB = 10 cm, AC = 17 cm et l'angle en A vaut 90°. Un point D est le pied de la hauteur issue de A sur BC. Calculer AD.

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Étape 1 — Calculer BC Le triangle est rectangle en A, donc BC est l'hypoténuse : \[BC^2 = AB^2 + AC^2 = 100 + 289 = 389\] \[BC = \sqrt{389} \text{ cm}\]

Étape 2 — Utiliser l'aire pour trouver AD L'aire du triangle ABC peut se calculer de deux façons :

  • Avec AB et AC comme base et hauteur (angle droit en A) : \(\text{Aire} = \frac{1}{2} \times AB \times AC = \frac{1}{2} \times 10 \times 17 = 85\)
  • Avec BC comme base et AD comme hauteur : \(\text{Aire} = \frac{1}{2} \times BC \times AD\)

Étape 3 — Égaliser les expressions \[\frac{1}{2} \times \sqrt{389} \times AD = 85\] \[AD = \frac{170}{\sqrt{389}} = \frac{170\sqrt{389}}{389} \approx \frac{170 \times 19{,}72}{389} \approx 8{,}63 \text{ cm}\]

Théorème de Thalès

Exercice 1Niveau 1

Dans le triangle ABC, D est sur AB et E est sur AC tels que DE ∥ BC. On donne AD = 4 cm, DB = 6 cm et DE = 3 cm. Calculer BC.

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Étape 1 — Vérifier les conditions d'application de Thalès D est sur AB, E est sur AC, et DE est parallèle à BC. Les conditions sont réunies pour appliquer le théorème de Thalès.

Étape 2 — Écrire les rapports de Thalès D'après le théorème de Thalès : \[\frac{AD}{AB} = \frac{DE}{BC}\]

Étape 3 — Calculer AB \[AB = AD + DB = 4 + 6 = 10 \text{ cm}\]

Étape 4 — Résoudre pour BC \[\frac{4}{10} = \frac{3}{BC}\] \[BC = \frac{3 \times 10}{4} = \frac{30}{4} = 7{,}5 \text{ cm}\]

Exercice 2Niveau 2

Un arbre projette une ombre de 8 m. Au même moment, un poteau de 1,5 m projette une ombre de 2 m. Calculer la hauteur de l'arbre.

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Étape 1 — Modéliser Les rayons du soleil étant parallèles, les triangles formés par l'arbre et son ombre, et par le poteau et son ombre, sont semblables (configuration de Thalès).

Étape 2 — Écrire la proportion On note \(h\) la hauteur de l'arbre : \[\frac{h}{1{,}5} = \frac{8}{2}\]

Étape 3 — Calculer \[h = 1{,}5 \times \frac{8}{2} = 1{,}5 \times 4 = 6 \text{ m}\]

L'arbre mesure 6 m de hauteur.

Exercice 3Niveau 2

Dans un triangle OAB, M est sur OA et N est sur OB. On donne OM = 3, OA = 9, ON = 4, OB = 12. Montrer que MN ∥ AB.

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Étape 1 — Calculer les rapports Pour montrer que MN ∥ AB, on utilise la réciproque du théorème de Thalès : il suffit de vérifier que : \[\frac{OM}{OA} = \frac{ON}{OB}\]

Étape 2 — Calculer chaque rapport \[\frac{OM}{OA} = \frac{3}{9} = \frac{1}{3}\] \[\frac{ON}{OB} = \frac{4}{12} = \frac{1}{3}\]

Étape 3 — Conclure Les deux rapports sont égaux et M, N sont sur les côtés du triangle. D'après la réciproque du théorème de Thalès, MN est parallèle à AB.

Exercice 4Niveau 2

Dans un triangle DEF, G est sur DE et H est sur DF tels que GH ∥ EF. On donne DG = 5 cm, GE = 3 cm, GH = 4 cm et DF = 10 cm. Calculer EF, DH puis HF.

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Étape 1 — Écrire les rapports de Thalès \[\frac{DG}{DE} = \frac{GH}{EF} = \frac{DH}{DF}\]

Étape 2 — Calculer DE \[DE = DG + GE = 5 + 3 = 8 \text{ cm}\]

Étape 3 — Calculer EF \[\frac{5}{8} = \frac{4}{EF}\] \[EF = \frac{4 \times 8}{5} = \frac{32}{5} = 6{,}4 \text{ cm}\]

Étape 4 — Calculer DH et HF \[\frac{DH}{DF} = \frac{DG}{DE} = \frac{5}{8} \quad \text{donc} \quad DH = \frac{5}{8} \times 10 = 6{,}25 \text{ cm}\] \[HF = DF - DH = 10 - 6{,}25 = 3{,}75 \text{ cm}\]

Exercice 5Niveau 3

Une carte routière est à l'échelle 1 : 25 000. Sur la carte, la distance entre deux villages est de 6 cm. Une route entre ces villages fait un détour et mesure 7,5 cm sur la carte. Calculer la distance réelle à vol d'oiseau et la longueur réelle de la route en km.

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Étape 1 — Comprendre l'échelle L'échelle 1 : 25 000 signifie que 1 cm sur la carte correspond à 25 000 cm dans la réalité.

Étape 2 — Convertir 25 000 cm en km \[25\,000 \text{ cm} = 250 \text{ m} = 0{,}25 \text{ km}\]

Étape 3 — Distance à vol d'oiseau \[6 \text{ cm sur la carte} \times 25\,000 = 150\,000 \text{ cm} = 1{,}5 \text{ km}\]

Étape 4 — Longueur de la route \[7{,}5 \text{ cm sur la carte} \times 25\,000 = 187\,500 \text{ cm} = 1{,}875 \text{ km}\]

La distance à vol d'oiseau est de 1,5 km et la route mesure 1,875 km.

Trigonométrie (cosinus)

Exercice 1Niveau 1

Dans un triangle ABC rectangle en C, l'angle \(\widehat{A}\) mesure \(35°\) et l'hypoténuse AB mesure \(12\) cm. Calculer AC, puis BC (au mm près).

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Étape 1 — Repérer les côtés par rapport à l'angle \(\widehat{A}\) AB est l'hypoténuse (face à l'angle droit) et AC est le côté adjacent à \(\widehat{A}\).

Étape 2 — Calculer AC avec le cosinus \[\cos\widehat{A} = \frac{AC}{AB} \quad \text{donc} \quad AC = 12 \times \cos 35° \approx 9{,}8 \text{ cm}\]

Étape 3 — Calculer BC avec le théorème de Pythagore \[BC^2 = AB^2 - AC^2 \approx 144 - 96{,}6 = 47{,}4 \quad \text{donc} \quad BC \approx 6{,}9 \text{ cm}\]

Astuce

En 4e, le cosinus suffit : le troisième côté s'obtient ensuite avec Pythagore.

Exercice 2Niveau 2

Dans un triangle rectangle, le côté adjacent à un angle aigu \(\alpha\) mesure \(7\) cm et l'hypoténuse \(11\) cm. Calculer \(\alpha\) au dixième de degré.

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Étape 1 — Écrire le cosinus \[\cos\alpha = \frac{\text{adjacent}}{\text{hypoténuse}} = \frac{7}{11}\]

Étape 2 — Utiliser la touche \(\cos^{-1}\) de la calculatrice \[\alpha \approx 50{,}5°\]

Exercice 3Niveau 2

Une échelle de \(6\) m est posée contre un mur vertical ; elle fait un angle de \(70°\) avec le sol horizontal. À quelle distance du mur se trouve son pied ? À quelle hauteur touche-t-elle le mur ? (au cm près)

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Étape 1 — Distance au mur (côté adjacent à l'angle de \(70°\)) \[d = 6 \times \cos 70° \approx 2{,}05 \text{ m}\]

Étape 2 — Hauteur avec le théorème de Pythagore \[h^2 = 6^2 - d^2 \approx 36 - 4{,}21 = 31{,}79 \quad \text{donc} \quad h \approx 5{,}64 \text{ m}\]

Exercice 4Niveau 3

Un avion est vu depuis la tour de contrôle sous un angle de \(25°\) au-dessus de l'horizontale. Sa distance horizontale à la tour est de \(6\) km. Calculer la distance réelle entre la tour et l'avion, puis l'altitude de l'avion (au dixième de km).

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Étape 1 — Modéliser La tour, le point du sol situé sous l'avion et l'avion forment un triangle rectangle. La distance horizontale (\(6\) km) est le côté adjacent à l'angle de \(25°\) ; la distance réelle \(D\) est l'hypoténuse.

Étape 2 — Distance réelle \[\cos 25° = \frac{6}{D} \quad \text{donc} \quad D = \frac{6}{\cos 25°} \approx 6{,}6 \text{ km}\]

Étape 3 — Altitude avec Pythagore \[h^2 = D^2 - 6^2 \approx 43{,}83 - 36 = 7{,}83 \quad \text{donc} \quad h \approx 2{,}8 \text{ km}\]

Exercice 5Niveau 3

Le triangle ABC est isocèle en A avec \(AB = AC = 10\) cm et \(\widehat{ABC} = 40°\). On note H le milieu de [BC] : la droite (AH) est perpendiculaire à (BC). Calculer BC, AH puis l'aire du triangle ABC (au dixième).

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Étape 1 — Calculer BH dans le triangle ABH rectangle en H \[\cos\widehat{ABH} = \frac{BH}{AB} \quad \text{donc} \quad BH = 10 \times \cos 40° \approx 7{,}66 \text{ cm}\] Donc \(BC = 2 \times BH \approx 15{,}3\) cm.

Étape 2 — Calculer AH avec Pythagore \[AH^2 = AB^2 - BH^2 \approx 100 - 58{,}68 = 41{,}32 \quad \text{donc} \quad AH \approx 6{,}4 \text{ cm}\]

Étape 3 — Aire \[\mathcal{A} = \frac{BC \times AH}{2} = BH \times AH \approx 7{,}66 \times 6{,}43 \approx 49{,}2 \text{ cm}^2\]

Attention

On garde les valeurs exactes en mémoire dans la calculatrice et on n'arrondit qu'à la fin.

Développement et Factorisation

Exercice 1Niveau 1

Développer et réduire :

a) \((x + 5)(x - 3)\)

b) \((2x - 1)(2x - 1)\)

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Méthode — Double distributivité : chaque terme de la première parenthèse multiplie chaque terme de la seconde.

Partie a) \[(x + 5)(x - 3) = x^2 - 3x + 5x - 15 = x^2 + 2x - 15\]

Partie b) \[(2x - 1)(2x - 1) = 4x^2 - 2x - 2x + 1 = 4x^2 - 4x + 1\]

Vérification avec \(x = 1\) :
a) \(6 \times (-2) = -12\) et \(1 + 2 - 15 = -12\) ✓ ;
b) \(1 \times 1 = 1\) et \(4 - 4 + 1 = 1\) ✓

Exercice 2Niveau 2

Factoriser en cherchant un facteur commun :

a) \(5x + 20\)

b) \(3x^2 - 12x\)

c) \(7x^2 + 14x\)

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Partie a) : \(5\) est commun aux deux termes : \(5x + 20 = 5 \times x + 5 \times 4 = 5(x + 4)\).

Partie b) : \(3x\) est commun : \(3x^2 - 12x = 3x \times x - 3x \times 4 = 3x(x - 4)\).

Partie c) : \(7x\) est commun : \(7x^2 + 14x = 7x(x + 2)\).

Vérification : on redéveloppe chaque résultat pour retrouver l'expression de départ.

Exercice 3Niveau 2

a) Développer \((x - 3)(x - 4)\).

b) Calculer \(x^2 - 7x + 12\) pour \(x = 3\), puis pour \(x = 4\). Expliquer le résultat à l'aide de la question a).

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Partie a) \[(x - 3)(x - 4) = x^2 - 4x - 3x + 12 = x^2 - 7x + 12\]

Partie b) \(x = 3\) : \(9 - 21 + 12 = 0\) ; \(x = 4\) : \(16 - 28 + 12 = 0\).

D'après a), \(x^2 - 7x + 12 = (x - 3)(x - 4)\). Pour \(x = 3\), le premier facteur vaut \(0\) ; pour \(x = 4\), c'est le second. Un produit dont un facteur est nul est nul.

Exercice 4Niveau 2

Un carré a pour côté \((x + 2)\) cm et un rectangle a pour dimensions \((x + 5)\) cm et \((x - 1)\) cm, avec \(x > 1\). Peuvent-ils avoir la même aire ?

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Étape 1 — Exprimer et développer les aires \[(x + 2)(x + 2) = x^2 + 4x + 4 \qquad (x + 5)(x - 1) = x^2 - x + 5x - 5 = x^2 + 4x - 5\]

Étape 2 — Comparer La différence vaut \((x^2 + 4x + 4) - (x^2 + 4x - 5) = 9\) : l'aire du carré dépasse toujours celle du rectangle de \(9\) cm². Ils ne peuvent jamais avoir la même aire.

Exercice 5Niveau 3

a) Développer \((n + 1)(n + 1) - n \times n\).

b) En déduire, sans calculatrice, \(15^2 - 14^2\), puis \(101^2 - 100^2\).

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Partie a) \[(n + 1)(n + 1) - n^2 = n^2 + n + n + 1 - n^2 = 2n + 1\]

Partie b) Avec \(n = 14\) : \(15^2 - 14^2 = 2 \times 14 + 1 = 29\). Avec \(n = 100\) : \(101^2 - 100^2 = 201\).

Vérification : \(225 - 196 = 29\) ✓

Astuce

La différence des carrés de deux entiers consécutifs est toujours un nombre impair.

Puissances et Notation Scientifique

Exercice 1Niveau 1

Calculer et simplifier :

a) \(3^4 \times 3^{-2}\)

b) \(\dfrac{5^6}{5^3}\)

c) \((2^3)^2\)

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Partie a) — \(3^4 \times 3^{-2}\)

Règle : Lorsqu'on multiplie deux puissances de même base, on additionne les exposants : \[3^4 \times 3^{-2} = 3^{4 + (-2)} = 3^2 = 9\]

Partie b) — \(\dfrac{5^6}{5^3}\)

Règle : Lorsqu'on divise deux puissances de même base, on soustrait les exposants : \[\frac{5^6}{5^3} = 5^{6-3} = 5^3 = 125\]

Partie c) — \((2^3)^2\)

Règle : Lorsqu'on élève une puissance à une puissance, on multiplie les exposants : \[(2^3)^2 = 2^{3 \times 2} = 2^6 = 64\]

Exercice 2Niveau 1

Écrire en notation scientifique :

a) \(45\,000\,000\)

b) \(0{,}000\,32\)

c) \(1\,234\)

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La notation scientifique s'écrit sous la forme \(a \times 10^n\) avec \(1 \leq a < 10\).

Partie a) — \(45\,000\,000\)

On déplace la virgule pour obtenir 4,5 (on l'a déplacée de 7 rangs vers la gauche) : \[45\,000\,000 = 4{,}5 \times 10^7\]

Partie b) — \(0{,}000\,32\)

On déplace la virgule pour obtenir 3,2 (on l'a déplacée de 4 rangs vers la droite) : \[0{,}000\,32 = 3{,}2 \times 10^{-4}\]

Partie c) — \(1\,234\)

On déplace la virgule de 3 rangs vers la gauche : \[1\,234 = 1{,}234 \times 10^3\]

Exercice 3Niveau 2

La distance de la Terre au Soleil est d'environ \(1{,}5 \times 10^{11}\) m. La lumière se déplace à \(3 \times 10^8\) m/s. En combien de secondes la lumière parcourt-elle cette distance ?

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Étape 1 — Identifier la formule \[\text{temps} = \frac{\text{distance}}{\text{vitesse}}\]

Étape 2 — Calculer \[t = \frac{1{,}5 \times 10^{11}}{3 \times 10^8}\]

Étape 3 — Séparer la partie numérique et les puissances \[t = \frac{1{,}5}{3} \times \frac{10^{11}}{10^8} = 0{,}5 \times 10^{11-8} = 0{,}5 \times 10^3\]

Étape 4 — Écrire en notation scientifique correcte \[t = 5 \times 10^2 = 500 \text{ secondes}\]

La lumière met 500 secondes (soit environ 8 minutes 20 secondes) pour passer du Soleil à la Terre.

Exercice 4Niveau 2

Calculer \((2 \times 10^3)^4\) et exprimer le résultat en notation scientifique.

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Étape 1 — Développer la puissance d'un produit \[(2 \times 10^3)^4 = 2^4 \times (10^3)^4\]

Étape 2 — Calculer chaque partie \[2^4 = 16 \quad \text{et} \quad (10^3)^4 = 10^{12}\]

Étape 3 — Écrire en notation scientifique \[16 \times 10^{12} = 1{,}6 \times 10^{13}\]

Exercice 5Niveau 3

Une cellule bactérienne a un diamètre de \(2 \times 10^{-6}\) m. Un virus a un diamètre de \(3 \times 10^{-8}\) m. Combien de fois le diamètre de la bactérie est-il plus grand que celui du virus ? Combien de virus pourrait-on aligner sur la longueur d'une bactérie ?

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Étape 1 — Calculer le rapport des diamètres \[\frac{\text{diamètre bactérie}}{\text{diamètre virus}} = \frac{2 \times 10^{-6}}{3 \times 10^{-8}}\]

Étape 2 — Diviser \[= \frac{2}{3} \times \frac{10^{-6}}{10^{-8}} = \frac{2}{3} \times 10^{-6-(-8)} = \frac{2}{3} \times 10^2 \approx 0{,}667 \times 100 \approx 66{,}7\]

Le diamètre de la bactérie est environ 66,7 fois plus grand que celui du virus.

Étape 3 — Nombre de virus alignés \(66{,}7\) n'est pas entier : on peut aligner 66 virus entiers sur la longueur d'une bactérie.

Transformations (Symétries et Translations)

Exercice 1Niveau 1

Dans un repère, le point A a pour coordonnées (3 ; −2). Donner les coordonnées de son image :

a) par la symétrie de centre O(0 ; 0) ;

b) par la translation qui déplace chaque point de \(4\) carreaux vers la droite et de \(1\) carreau vers le haut.

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Partie a) O est le milieu de [AA'] : on va de A à O en faisant \(-3\) en abscisse et \(+2\) en ordonnée, et on refait le même déplacement à partir de O. \(A'(-3\,;\,2)\).

Partie b) On ajoute \(4\) à l'abscisse et \(1\) à l'ordonnée : \(A'(7\,;\,-1)\).

Exercice 2Niveau 2

Le triangle ABC a pour sommets A(1 ; 2), B(4 ; 2) et C(4 ; 5). Donner les sommets de son image par la symétrie d'axe la droite verticale (d) passant par le point (3 ; 0).

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Méthode : chaque point et son image sont à la même distance de (d), de part et d'autre, sur la même horizontale.

  • A est à \(2\) carreaux à gauche de (d) : \(A'\) est à \(2\) carreaux à droite, \(A'(5\,;\,2)\).
  • B est à \(1\) carreau à droite de (d) : \(B'(2\,;\,2)\).
  • C est à \(1\) carreau à droite de (d) : \(C'(2\,;\,5)\).

Vérification : la symétrie conserve les longueurs : \(AB = 3\) et \(A'B' = 5 - 2 = 3\) ✓

Exercice 3Niveau 2

La translation qui transforme A(1 ; 1) en B(4 ; 3) transforme le point C(2 ; 5) en D.

a) Décrire le déplacement et donner les coordonnées de D.

b) Quelle est la nature du quadrilatère ABDC ?

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Partie a) De A à B : \(3\) carreaux vers la droite et \(2\) vers le haut. Donc \(D(2 + 3\,;\,5 + 2) = D(5\,;\,7)\).

Partie b) Le segment [CD] est l'image de [AB] par une translation : ABDC est un parallélogramme.

Exercice 4Niveau 3

Une figure a pour centre de symétrie le point I(2 ; 3). Le point P(5 ; 7) appartient à la figure. Trouver son symétrique P' par rapport à I, puis vérifier que I est le milieu de [PP'].

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Étape 1 — Le déplacement de P vers I De P(5 ; 7) à I(2 ; 3) : \(-3\) en abscisse et \(-4\) en ordonnée.

Étape 2 — On refait le même déplacement à partir de I \(P'(2 - 3\,;\,3 - 4) = P'(-1\,;\,-1)\).

Étape 3 — Vérification De P à I comme de I à P', on fait le même déplacement : I est bien au milieu de [PP'] ✓

Exercice 5Niveau 3

Un logo est le triangle de sommets A(0 ; 0), B(2 ; 0), C(1 ; 2). On lui applique la translation de \(3\) carreaux vers la droite et \(1\) vers le haut, puis la symétrie d'axe l'axe des ordonnées. Donner les coordonnées finales des sommets.

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Étape 1 — Translation : on ajoute \(3\) aux abscisses et \(1\) aux ordonnées. \(A_1(3\,;\,1)\), \(B_1(5\,;\,1)\), \(C_1(4\,;\,3)\).

Étape 2 — Symétrie d'axe l'axe des ordonnées : chaque point passe de l'autre côté de l'axe, à la même distance ; l'abscisse change de signe. \(A'(-3\,;\,1)\), \(B'(-5\,;\,1)\), \(C'(-4\,;\,3)\).

Attention

L'ordre compte : en faisant d'abord la symétrie puis la translation, on n'obtient pas le même résultat.