SECONDE · MATHAD

Chapitre 2 — Calcul littéral et valeur absolue

Comprendre les transformations algébriques… puis voir la valeur absolue comme une distance.

RéduireDévelopperFactoriserIdentités remarquablesDistance & valeur absolueÉquations : ouverture
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1. Réduire une expression littérale

Définition. Réduire une expression, c’est l’écrire avec le moins de termes possible en regroupant les termes de même nature.
\[a\times x=ax,\qquad x\times x=x^2,\qquad x^2\times x=x^3\]

On peut additionner ou soustraire seulement des objets de même nature.

Exemple animé

\[A=7x+3-2x+5\]
\[A=(7x-2x)+(3+5)\]
\[\boxed{A=5x+8}\]

À toi de jouer

Peut-on réduire \(3x^2+5x\) ?

Point de vigilance : \(x^2\) et \(x\) ne sont pas de même nature. On ordonne souvent le résultat par puissances décroissantes de \(x\).

2. Développer

Développer, c’est transformer un produit en une somme ou une différence.
\[k(a+b)=ka+kb\]
\[k(a-b)=ka-kb\]

Simple distributivité — regarde le facteur se distribuer

\[A=-2x(x-4)\]
\[A=(-2x)\times x+(-2x)\times(-4)\]
\[\boxed{A=-2x^2+8x}\]

Double distributivité

\[(a+b)(c+d)=ac+ad+bc+bd\]
\[B=(2x+3)(6-x)\]
\[B=2x\times6+2x\times(-x)+3\times6+3\times(-x)\]
\[B=12x-2x^2+18-3x\]
\[\boxed{B=-2x^2+9x+18}\]

Erreur classique

Un élève écrit : \(3(x+4)=3x+4\). Où est l'erreur ?

3. Factoriser

Factoriser, c’est transformer une somme ou une différence en un produit. C’est le mouvement inverse du développement.
\[ka+kb=k(a+b)\]
\[ka-kb=k(a-b)\]

Le détecteur de facteur commun

\[A=2x^2+4x\]
\[A=2x\times x+2x\times2\]
\[\boxed{A=2x(x+2)}\]

Un facteur commun peut être une expression entière

\[B=(x+2)(2x+3)-(x+2)(-4+6x)\]
\[B=(x+2)\big[(2x+3)-(-4+6x)\big]\]
\[\boxed{B=(x+2)(7-4x)}\]

4. Identités remarquables

Ces trois égalités sont à connaître et s’utilisent dans les deux sens : développer ou factoriser.

\[(a+b)^2=a^2+2ab+b^2\]
\[(a-b)^2=a^2-2ab+b^2\]
\[(a+b)(a-b)=a^2-b^2\]

Reconnaître avant de calculer

\[(-3x+4)^2\]

\[9x^2-24x+16\]

\[(5u+3)(5u-3)\]

\[25u^2-9\]

Mode factorisation

Quelle identité reconnais-tu dans \(16-9x^2\) ?

\[16-9x^2=4^2-(3x)^2=(4-3x)(4+3x)\]

Autre forme à reconnaître : \(25x^2+20x+4=(5x+2)^2\).

5. Valeur absolue et distance

Avant toute formule, pense à une question très simple : « À quelle distance suis-je de 0 ? »

La valeur absolue d’un nombre \(a\), notée \(|a|\), est la distance de \(a\) à 0 sur une droite graduée.

\[|a|=\begin{cases}a&\text{si }a\ge0,\\-a&\text{si }a<0.\end{cases}\]

Laboratoire 1 — Fais bouger le point M

Déplace le curseur. Observe ce qui se passe lorsque \(M\) traverse 0.

\(x=\) −3distance \(OM=\) 3\(|x|=\) 3

Ce que tu dois découvrir

Compare \(x=3\) et \(x=-3\). Ils sont opposés, mais quelle est leur distance à 0 ?

\[|3|=3\qquad\text{et}\qquad|-3|=3\]

Une distance ne peut jamais être négative. Deux nombres opposés sont à la même distance de 0.

Laboratoire 2 — Distance entre deux points

Choisis les abscisses de \(A\) et \(B\). La longueur \(AB\) ne dépend pas de leur ordre.

Si \(A\) et \(B\) ont pour abscisses \(x_A\) et \(x_B\), alors \[\boxed{AB=|x_B-x_A|}\]

Exemples exacts du cours

\[x_A=-1,\ x_B=5\Rightarrow AB=|5-(-1)|=6\]
\[x_A=15,\ x_B=7\Rightarrow AB=|7-15|=8\]
\[x_A=\frac74,\ x_B=-\frac32\Rightarrow AB=\left|-\frac32-\frac74\right|=\frac{13}{4}\]
\[x_A=-\sqrt2,\ x_B=1\Rightarrow AB=|1+\sqrt2|=1+\sqrt2\]

Avant le laboratoire 3 — Qu’est-ce qu’un intervalle ?

Sur une droite graduée, on peut choisir tous les nombres entre deux nombres, par exemple entre −2 et 5. On prend aussi 0, 2,5 ou 4,99 : pas seulement les nombres entiers.

Définition. Un intervalle est un ensemble de nombres « sans trou » : dès qu’il contient deux nombres, il contient aussi tous les nombres compris entre les deux.

Lorsque les deux extrémités sont des nombres, on les appelle les bornes.

Notation : x ∈ [−2 ; 5] se lit « x appartient à l’intervalle [−2 ; 5] ». Cela signifie −2 ≤ x ≤ 5.

Le symbole ∈ signifie « appartient à ».

1 — Les bornes sont-elles comprises ?

Un crochet tourné vers l’intérieur indique que la borne est comprise ; un crochet tourné vers l’extérieur indique qu’elle est exclue.

Sur nos dessins : disque plein = borne comprise ; cercle vide = borne exclue.

2 — Et si l’on ne s’arrête pas ?

Pour choisir tous les nombres supérieurs ou égaux à 2, on part de 2 et on continue vers la droite, sans s’arrêter : 2 ; 2,1 ; 10 ; 1 000…

Il n’existe pas de dernier nombre : pour tout nombre choisi, on peut en trouver un plus grand.

On écrit [2 ; +∞[. Le symbole +∞ se lit « plus l’infini » et indique que l’intervalle se prolonge sans limite vers la droite. Ce n’est pas un nombre et ce n’est pas un point à atteindre.

De même, ]−∞ ; 3] désigne tous les nombres inférieurs ou égaux à 3 : l’intervalle se prolonge sans limite vers la gauche. −∞ se lit « moins l’infini ».

Le crochet du côté de −∞ ou +∞ est toujours ouvert : ces symboles ne sont pas des nombres appartenant à l’intervalle.

La flèche indique que l’on continue au-delà du dessin.

3 — Entraînement : exercices 137 à 139

Traduis chaque condition sous la forme x ∈ …, puis représente l’intervalle. Choisis les crochets et les bornes ; vérifie ensuite ta réponse.

Tu peux écrire 0,5 ou 1/2, 10^-1 ou 0,1, pi/2 ou π/2. Pour l’infini : −∞ et +∞ (ou -inf et +inf).

Laboratoire 3 — De la distance à l’intervalle

Dire \(|x-a|\le r\), c’est dire que le point d’abscisse \(x\) reste à une distance au plus égale à \(r\) du centre \(a\).

\[\boxed{|x-a|\le r\iff x\in[a-r\,;\,a+r]}\]

Défi — traduis une distance

\(|x-2|\le5\) signifie :

Le centre est 2 et le rayon 5 : on va 5 unités à gauche et 5 unités à droite.

6. Ouverture : notion d’équation

Une équation est une égalité contenant une inconnue. Résoudre une équation consiste à chercher les valeurs de l’inconnue pour lesquelles l’égalité est vraie.
\[3x+7=22\]
\[3x=15\]
\[\boxed{x=5}\]
Vérification : \[3\times5+7=22\]

Ce n’est qu’une ouverture : les équations seront étudiées plus complètement dans un autre chapitre.

Bilan du chapitre

ActionTransformation
RéduireRegrouper les termes de même nature
DévelopperProduit → somme ou différence
FactoriserSomme ou différence → produit
Valeur absolueDistance à 0
\(|x-a|\)Distance entre \(x\) et \(a\)