Seconde · Prérequis de Troisième

Nombres et arithmétique

Exercices corrigés — ensembles de nombres, calcul littéral, puissances, racines carrées, arithmétique.
Ex. 1 — Ensembles de nombres Ex. 2 — Calcul littéral Ex. 3 — Puissances Ex. 4 — Racines carrées Ex. 5 — Arithmétique
Exercice 1
Ensembles de nombres

Pour chacun des nombres suivants, indiquer le plus petit ensemble ($\mathbb{N}$, $\mathbb{Z}$, $\mathbb{D}$, $\mathbb{Q}$ ou $\mathbb{R}$) auquel il appartient.

  1. $-5$
  2. $\dfrac{2}{3}$
  3. $\sqrt{16}$
  4. $\pi$
  5. $2{,}5$

a. $-5$ est un entier négatif : ce n'est pas un naturel, mais c'est un entier relatif.

\[ -5 \in \mathbb{Z} \]

b. $\dfrac{2}{3} = 0{,}666\ldots$ : son écriture décimale ne s'arrête jamais, ce n'est donc pas un décimal, mais c'est un quotient d'entiers.

\[ \frac{2}{3} \in \mathbb{Q} \]

c. $\sqrt{16} = 4$, qui est un entier naturel.

\[ \sqrt{16} \in \mathbb{N} \]

d. $\pi$ n'est pas un quotient de deux entiers : il est irrationnel.

\[ \pi \in \mathbb{R} \]

e. $2{,}5$ a une écriture décimale finie, mais n'est pas un entier.

\[ 2{,}5 \in \mathbb{D} \]
Exercice 2
Calcul littéral
  1. Développer $(2x-1)(x+4)$.
  2. Factoriser $9x^2-1$.
  3. Développer $(x-5)^2$.

a. On développe en utilisant la double distributivité.

\[ (2x-1)(x+4) = 2x^2+8x-x-4 = 2x^2+7x-4 \]

b. On reconnaît une différence de carrés $a^2-b^2$ avec $a=3x$ et $b=1$.

\[ 9x^2-1 = (3x)^2-1^2 = (3x-1)(3x+1) \]

c. On reconnaît l'identité $(a-b)^2 = a^2-2ab+b^2$ avec $a=x$ et $b=5$.

\[ (x-5)^2 = x^2-2\times x\times 5+5^2 = x^2-10x+25 \]
Exercice 3
Puissances
  1. Simplifier $2^3\times 2^{-5}$ et donner le résultat sous forme d'une fraction.
  2. Simplifier $\dfrac{\left(5^2\right)^3}{5^4}$.

a. On applique $a^m\times a^n = a^{m+n}$.

\[ 2^3\times 2^{-5} = 2^{3+(-5)} = 2^{-2} = \frac{1}{2^2} = \frac{1}{4} \]

b. On applique $\left(a^m\right)^n = a^{m\times n}$ puis $\dfrac{a^m}{a^n} = a^{m-n}$.

\[ \frac{\left(5^2\right)^3}{5^4} = \frac{5^6}{5^4} = 5^{6-4} = 5^2 = 25 \]
Exercice 4
Racines carrées
  1. Simplifier $\sqrt{98}$ (l'écrire sous la forme $a\sqrt{2}$).
  2. Calculer $\sqrt{12}\times\sqrt{3}$.

a. On cherche le plus grand carré parfait divisant $98$ : $98 = 49\times 2$.

\[ \sqrt{98} = \sqrt{49\times 2} = \sqrt{49}\times\sqrt{2} = 7\sqrt{2} \]

b. On applique $\sqrt{a}\times\sqrt{b} = \sqrt{a\times b}$.

\[ \sqrt{12}\times\sqrt{3} = \sqrt{12\times 3} = \sqrt{36} = 6 \]
Exercice 5
Arithmétique
  1. $91$ est-il un nombre premier ? Justifier.
  2. Donner la liste de tous les diviseurs positifs de $36$.
  3. Rendre la fraction $\dfrac{42}{56}$ irréductible.

a. On cherche un diviseur de $91$ autre que $1$ et $91$ : $91 = 7\times 13$.

\[ 91 = 7\times 13 \]

$91$ possède donc d'autres diviseurs que $1$ et lui-même : il n'est pas premier.

b. On liste tous les entiers qui divisent $36$ exactement.

\[ 1,\ 2,\ 3,\ 4,\ 6,\ 9,\ 12,\ 18,\ 36 \]

c. On cherche le plus grand diviseur commun à $42$ et $56$ : c'est $14$.

\[ \frac{42}{56} = \frac{42\div 14}{56\div 14} = \frac{3}{4} \]

La fraction $\dfrac{3}{4}$ est irréductible (le seul diviseur positif commun à $3$ et $4$ est $1$).