Équations et inéquations

Équations du premier degré, équation x² = a, mise en équation, inéquations, ensemble des solutions.

7 sections · 102 exercices

Équations et inéquations

Le tableau est vide…

Il t’attend au tableau. Il va t’expliquer le chapitre et l’écrire devant toi — tu peux l’arrêter quand tu veux pour poser une question, à l’écrit ou à la voix.

Il parle en tunisien — tu peux passer au français quand tu veux.

Tu peux aussi répondre à la voix 🎤

Le cours

Ce qu’il t’explique

Il vient de te l’expliquer au tableau. Ici, tu le relis — et tu peux lui demander de reprendre n’importe quel passage.

Une équation, c'est une question : pour quelles valeurs de xx cette égalité est-elle vraie ? Résoudre, c'est répondre à cette question, et rien d'autre.

La méthode ne change jamais : on transforme l'équation en une autre qui a exactement les mêmes solutions, jusqu'à isoler x.x. Les inéquations suivent les mêmes règles, avec une exception qui coûte cher — et qu'on va regarder de près.

À la fin de ce chapitre, tu sais

  • Résoudre une équation du premier degré ax+b=0ax + b = 0

  • Résoudre une équation contenant des fractions en réduisant au même dénominateur

  • Mettre un problème en équation : choisir l'inconnue, traduire, résoudre, vérifier

  • Résoudre une inéquation du premier degré en maîtrisant le changement de sens

  • Écrire l'ensemble des solutions sous forme d'intervalle

  • Résoudre x2=ax^{2} = a en discutant le signe de a,a, et n'oublier aucune des deux solutions

Activité

Retrouver le nombre de départ

Voici un programme de calcul :

Choisis un nombre. Multiplie-le par 5.5. Retire 3.3.

Un élève applique ce programme et obtient 12.12.

  1. 1.Teste avec 2,2, puis avec 4.4. Que peux-tu en déduire sur le nombre choisi ?
  2. 2.Remonte le programme à l'envers : quelle opération annule « retirer 33 » ? Et « multiplier par 55 » ?
  3. 3.Appelle xx le nombre choisi et écris le programme en une seule ligne.

Le tâtonnement de la question 1 finit parfois par tomber juste. L'écriture de la question 3 tombe juste toujours : c'est tout l'intérêt des équations.

Ce qu’on observe

Ce que donnent les trois démarches.

  1. 1

    Tâtonnement

    Avec 22 on obtient 7,7, avec 44 on obtient 17.17. Le nombre cherché est entre les deux.

    5×2−3=7;5 \times 2 - 3 = 7 \quad ; \quad5×4−3=175 \times 4 - 3 = 17
  2. 2

    Remonter

    On annule chaque opération, dans l'ordre inverse.

    12+3=15;12 + 3 = 15 \quad ; \quad155=3\frac{15}{5} = 3
  3. 3

    Avec une lettre

    Le programme s'écrit d'une seule ligne, et se résout sans essayer.

    5x−3=125x - 3 = 12
x=3x = 3

L’erreur à ne pas faire

  • On essaie des valeurs jusqu'à tomber justeOn écrit l'équation, puis on la résout
    Le tâtonnement échoue dès que la solution n'est pas un petit entier — et il ne prouve jamais qu'il n'y en a pas d'autre.

Tu pourras lui demander de l’expliquer autrement, ou plus simplement.

« Barra nabdaw b un programme de calcul. E5tar un nombre, odhorbou fi 5, w na99as 3. Telmidh 3mel hakka w l9a 12. Jarreb b 2, baad b 4. W baad erja3 le programme bel ma9loub : anhi opération telghi « na99as 3 » ? Hedheka bel dhabt houwa elli bech na3mlouh fi l'équation. »

Méthode

Résoudre une équation du premier degré

Une équation du premier degré à une inconnue s'écrit, après transformation, sous la forme ax+b=0ax + b = 0 avec a≠0.a \ne 0. Elle admet alors une solution et une seule.

Deux transformations sont autorisées, et elles ne changent jamais les solutions :

  • ajouter ou retirer le même nombre aux deux membres ;
  • multiplier ou diviser les deux membres par un même nombre non nul.

La méthode est toujours la même : on rassemble les xx d'un côté, les nombres de l'autre, puis on divise par le coefficient de x.x. Et on vérifie — une vérification prend dix secondes et attrape toutes les erreurs de signe.

La solutionax+b=0  ⟺  x=−ba(a≠0)ax + b = 0 \iff x = -\frac{b}{a} \quad (a \ne 0)

Exemple traité

Résoudre dans R\mathbb{R} l'équation 5x−3=12.5x - 3 = 12.

  1. 1

    Isoler le terme en x

    On ajoute 33 aux deux membres.

    5x−3+3=12+35x - 3 + 3 = 12 + 3
  2. 2
    5x=155x = 15
  3. 3

    Diviser

    On divise les deux membres par 5.5.

    x=155=3x = \frac{15}{5} = 3
  4. 4

    Vérification

    5×3−3=15−3=12✓5 \times 3 - 3 = 15 - 3 = 12 \quad \checkmark
S={3}S = \{3\}

L’erreur à ne pas faire

  • 5x−3=12 ⇒ 5x=12−35x - 3 = 12 \ \Rightarrow \ 5x = 12 - 35x−3=12 ⇒ 5x=12+35x - 3 = 12 \ \Rightarrow \ 5x = 12 + 3
    Le terme −3-3 passe de l'autre côté en changeant de signe : il devient +3.+3.

Tu pourras lui demander de l’expliquer autrement, ou plus simplement.

« L'équation du premier degré tetkteb fel e5er ax plus b égale zéro, m3a a différent de zéro. W wa9tha 3andha une solution et une seule. Deux transformations berk masmou7in, w ma ybaddlouch les solutions : tzid walla tna99as nafs el nombre fi les deux membres, walla todhrob walla t9assem 3ala un nombre non nul. »

Propriété

L'équation x² = a

Cette équation n'est pas du premier degré, et pourtant elle a sa place ici : elle se résout sans aucune méthode nouvelle, à condition de discuter le signe de aa.

On considère l'équation x2=a,x^{2} = a, où aa est un réel donné. Trois cas, et il n'y en a pas d'autre :

  1. 1.si a>0,a > 0, elle admet deux solutions, x=ax = \sqrt{a} et x=−ax = -\sqrt{a} ;
  2. 2.si a=0,a = 0, elle admet une solution, x=0x = 0 ;
  3. 3.si a<0,a < 0, elle n'admet aucune solution.

Le troisième cas est celui qu'on oublie, et c'est le plus important : un carré est toujours positif ou nul, donc rien ne peut avoir un carré négatif.

a>0  :  S={−a ; a}a > 0 \;:\; S = \{-\sqrt{a} \,;\, \sqrt{a}\}
a=0  :  S={0}a = 0 \;:\; S = \{0\}
a<0  :  S=∅a < 0 \;:\; S = \varnothing

Exemple traité

Résoudre x2=49,x^{2} = 49, puis x2=5,x^{2} = 5, puis x2=−9.x^{2} = -9.

  1. 1

    Signe de a : positif

    49>049 > 0 : deux solutions, opposées l'une de l'autre. Et 4949 est un carré parfait.

    x=7x = 7 ou x=−7x = -7
  2. 2

    Positif, sans racine entière

    5>05 > 0 : deux solutions encore, qu'on laisse sous le radical — les écrire en décimal serait les arrondir.

    x=5x = \sqrt{5} ou x=−5x = -\sqrt{5}
  3. 3

    Signe de a : négatif

    Pour tout réel x,x, x2≥0.x^{2} \ge 0. Aucun réel n'a donc −9-9 pour carré.

    S=∅S = \varnothing
S={−7 ; 7};S = \{-7 \,;\, 7\} \quad ; \quadS={−5 ; 5};S = \{-\sqrt{5} \,;\, \sqrt{5}\} \quad ; \quadS=∅S = \varnothing

L’erreur à ne pas faire

  • x2=49x^{2} = 49 donne x=7.x = 7.x=7x = 7 ou x=−7x = -7
    La solution négative est aussi valable : (−7)2=49.(-7)^{2} = 49. Oublier l'opposée fait perdre la moitié des solutions, à chaque fois.
  • x2=−9x^{2} = -9 donne x=−3.x = -3.S=∅S = \varnothing
    (−3)2=9,(-3)^{2} = 9, pas −9.-9. Un carré ne peut pas être négatif : il faut regarder le signe de aa avant de prendre une racine.
  • x2=x\sqrt{x^{2}} = xx2=∣x∣\sqrt{x^{2}} = |x|
    C'est la même erreur vue de l'autre côté. Pour x=−7,x = -7, 49=7\sqrt{49} = 7 et non −7.-7.

Tu pourras lui demander de l’expliquer autrement, ou plus simplement.

« 9bal ma tekhou la racine, chouf le signe mte3 a. Ken positif : zouz solutions, wahda opposée lel okhra. Ken zéro : solution wahda. W ken négatif : ma thammech solution, khater le carré dima positif walla nul. El hala ethaltha hiya elli tetnsa. »

Méthode

Les équations avec des fractions

Face à une équation qui contient des dénominateurs, le premier geste est toujours de les faire disparaître : on multiplie les deux membres par un dénominateur commun.

Deux précautions, et ce sont les deux erreurs qu'on voit le plus :

  • il faut multiplier tous les termes, y compris ceux qui n'ont pas de dénominateur, et y compris le membre de droite ;
  • quand un numérateur est une somme, il porte une parenthèse invisible : 6×x−13=2(x−1),6 \times \dfrac{x-1}{3} = 2(x-1), et non 2x−1.2x - 1.
Le principeAn=B  ⟺  A=nB(n≠0)\frac{A}{n} = B \iff A = nB \quad (n \ne 0)

Exemple traité

Résoudre dans R\mathbb{R} : x−13+x2=4.\dfrac{x-1}{3} + \dfrac{x}{2} = 4.

  1. 1

    Dénominateur commun

    33 et 22 divisent 66 : on multiplie tout par 6.6.

    6×x−13+6×x2=6×46 \times \frac{x-1}{3} + 6 \times \frac{x}{2} = 6 \times 4
  2. 2

    Chaque numérateur garde sa parenthèse.

    2(x−1)+3x=242(x - 1) + 3x = 24
  3. 3

    Développer et réduire

    2x−2+3x=24  ⟺  5x=262x - 2 + 3x = 24 \iff 5x = 26
  4. 4
    x=265x = \frac{26}{5}
S={265}S = \left\{\dfrac{26}{5}\right\}

L’erreur à ne pas faire

  • 6×x−13=2x−16 \times \dfrac{x-1}{3} = 2x - 16×x−13=2(x−1)=2x−26 \times \dfrac{x-1}{3} = 2(x-1) = 2x - 2
    La barre de fraction joue le rôle d'une parenthèse : tout le numérateur est multiplié.

Tu pourras lui demander de l’expliquer autrement, ou plus simplement.

« Ki tal9a des dénominateurs, le premier geste dima : tayyarhom. Nodhorbou les deux membres b un dénominateur commun. Deux i7tiyatat, w houma bel dhabt les deux ghaltat elli nchoufouhom akthar : lezmek todhrob el termes el koll, 7atta elli ma 3andhomch dénominateur ; w ki le numérateur ykoun une somme, 7ottlou des parenthèses. »

Méthode

Mettre un problème en équation

C'est la partie qui fait peur, et elle tient en quatre étapes toujours identiques :

  1. 1.choisir l'inconnue et l'écrire noir sur blanc : « Soit xx la largeur, en cm » ;
  2. 2.exprimer les autres grandeurs en fonction de xx ;
  3. 3.traduire l'énoncé par une équation ;
  4. 4.résoudre, puis revenir à la question posée.

La quatrième étape est celle qu'on oublie. Trouver x=8x = 8 ne suffit pas : il faut dire ce que vaut 8,8, et vérifier que la réponse a un sens dans le problème — une longueur négative n'en a pas.

Périmètre d'un rectangleP=2(L+ℓ)\mathcal{P} = 2(L + \ell)

Exemple traité

Le périmètre d'un rectangle est 4646 cm. Sa longueur dépasse sa largeur de 77 cm. Quelles sont ses dimensions ?

  1. 1

    Choisir l'inconnue

    Soit xx la largeur, en cm. La longueur vaut alors x+7.x + 7.

    ℓ=x;\ell = x \quad ; \quadL=x+7L = x + 7
  2. 2

    Traduire

    2(x+(x+7))=462\big(x + (x + 7)\big) = 46
  3. 3

    Résoudre

    2(2x+7)=46  ⟺  4x+14=46  ⟺  4x=322(2x + 7) = 46 \iff 4x + 14 = 46 \iff 4x = 32
  4. 4
    x=8x = 8
  5. 5

    Revenir à la question

    La largeur vaut 88 cm et la longueur 1515 cm. Vérification : 2(8+15)=46.2(8+15) = 46.

    ℓ=8\ell = 8 cm ;; \quadL=15L = 15 cm

L’erreur à ne pas faire

  • On répond « x=8x = 8 »On répond « la largeur mesure 88 cm et la longueur 1515 cm »
    L'énoncé pose une question sur des dimensions, pas sur x.x. Il faut y revenir explicitement.

Tu pourras lui demander de l’expliquer autrement, ou plus simplement.

« 9bal ma tabda, 9oul chnowa houwa x. Ektebha : « Soit x la largeur ». W fi lekher, rajja3 el jaweb lel so2al : machi x égale 8, ama la largeur mesure 8 centimètres. »

Propriété

Les inéquations

Une inéquation se résout exactement comme une équation, avec une seule exception — mais elle est décisive :

  • on peut ajouter ou retirer le même nombre aux deux membres : le sens ne change pas ;
  • on peut multiplier ou diviser par un nombre strictement positif : le sens ne change pas ;
  • si on multiplie ou divise par un nombre strictement négatif, le sens de l'inégalité s'inverse.

Pour t'en convaincre une fois pour toutes : 2<52 < 5 est vrai. Multiplie par −1-1 : −2-2 et −5.-5. Or −2>−5.-2 > -5. Le sens a bien changé.

Positifa<ba < b et c>0 ⇒ ac<bcc > 0 \ \Rightarrow \ \frac{a}{c} < \frac{b}{c}
Négatifa<ba < b et c<0 ⇒ ac>bcc < 0 \ \Rightarrow \ \frac{a}{c} > \frac{b}{c}

Exemple traité

Résoudre dans R\mathbb{R} l'inéquation −2x<6.-2x < 6.

  1. 1

    Diviser par −2

    Le diviseur est négatif : le sens s'inverse.

    −2x<6  ⟺  x>6−2-2x < 6 \iff x > \frac{6}{-2}
  2. 2
    x>−3x > -3
  3. 3

    Contrôle

    On teste une valeur : x=0x = 0 convient-il ? −2×0=0<6,-2 \times 0 = 0 < 6, oui. Et 0>−30 > -3 : cohérent.

    x=0 : 0<6✓x = 0 \ : \ 0 < 6 \quad \checkmark
S= ]−3 ;+∞[S = \,]-3\,;+\infty[

L’erreur à ne pas faire

  • −2x<6 ⇒ x<−3-2x < 6 \ \Rightarrow \ x < -3−2x<6 ⇒ x>−3-2x < 6 \ \Rightarrow \ x > -3
    On a divisé par −2,-2, qui est négatif : le sens de l'inégalité s'inverse.

Tu pourras lui demander de l’expliquer autrement, ou plus simplement.

« L'inéquation tet7all bel dhabt kif l'équation, m3a une seule exception — amma 7asma. Tzid walla tna99as : le sens ma yetbaddelch. Todhrob walla t9assem 3ala un nombre strictement positif : le sens ma yetbaddelch. Amma ki todhrob walla t9assem 3ala un nombre strictement négatif, le sens yet9leb. Hedhi hiya la première erreur fel chapitre. »

Méthode

Écrire l'ensemble des solutions

Une inéquation n'a presque jamais une seule solution : elle en a un intervalle. La réponse ne se termine donc pas à x>−3,x > -3, mais à l'écriture de cet ensemble.

Les correspondances à connaître :

  • x>ax > a donne S= ]a ;+∞[S = \,]a\,;+\infty[
  • x≥ax \ge a donne S=[a ;+∞[S = [a\,;+\infty[
  • x<ax < a donne S= ]−∞ ;a[S = \,]-\infty\,;a[
  • x≤ax \le a donne S= ]−∞ ;a]S = \,]-\infty\,;a]

Un dernier réflexe utile : tester une valeur de l'intervalle trouvé dans l'inéquation de départ. Si elle ne convient pas, le sens a été inversé quelque part.

Ferméx≥a  ⟺  x∈[a ;+∞[x \ge a \iff x \in [a\,;+\infty[
Ouvertx<a  ⟺  x∈ ]−∞ ;a[x < a \iff x \in \,]-\infty\,;a[

Exemple traité

Résoudre 3x−12≥x+4\dfrac{3x-1}{2} \ge x + 4 et donner S.S.

  1. 1

    Supprimer le dénominateur

    On multiplie les deux membres par 2.2.

    3x−1≥2(x+4)3x - 1 \ge 2(x + 4)
  2. 2
    3x−1≥2x+83x - 1 \ge 2x + 8
  3. 3

    Rassembler

    On retire 2x2x et on ajoute 11 : opérations qui ne changent pas le sens.

    x≥9x \ge 9
S=[9 ;+∞[S = [9\,;+\infty[

L’erreur à ne pas faire

  • x≥9x \ge 9 donne S= ]9 ;+∞[S = \,]9\,;+\infty[x≥9x \ge 9 donne S=[9 ;+∞[S = [9\,;+\infty[
    Le symbole ≥\ge autorise l'égalité : la valeur 99 appartient à l'ensemble, le crochet se ferme.

Tu pourras lui demander de l’expliquer autrement, ou plus simplement.

« L'inéquation 3omorha ma 3andha solution une : 3andha un intervalle kemel. El jaweb ma youfach 3and x supérieur à moins 3 — youfa ki tekteb l'ensemble des solutions. W rodd belek lel crochet : ki la borne mettekhdha, crochet fermé ; ki mahich mettekhdha, crochet ouvert. »

À retenir

  • 1.

    ax+b=0ax + b = 0 avec a≠0a \ne 0 a une solution et une seule : x=−ba.x = -\dfrac{b}{a}.

  • 2.

    Un terme change de signe quand il change de membre.

  • 3.

    Pour supprimer les dénominateurs, on multiplie tous les termes, des deux côtés.

  • 4.

    Un numérateur qui est une somme porte une parenthèse invisible.

  • 5.

    Multiplier ou diviser une inéquation par un nombre négatif inverse son sens.

  • 6.

    La réponse à une inéquation est un intervalle : ≥\ge ferme le crochet, >> l'ouvre.

  • 7.

    x2=ax^{2} = a : deux solutions opposées si a>0,a > 0, une seule si a=0,a = 0, aucune si a<0.a < 0.

  • 8.

    x2=∣x∣,\sqrt{x^{2}} = |x|, jamais x.x.

Les exercices

À toi, au tableau

Il écrit, tu réponds — à l’écrit ou à la voix. Il corrige avec ses mots, pas avec un message d’erreur.

Comprendre

Application directe du cours, une seule idée à la fois.

0/26

S'entraîner

Les exercices classiques du programme.

0/35

Raisonner

Plusieurs étapes à enchaîner, il faut chercher.

0/26

Aller plus loin

On combine plusieurs notions du chapitre.

0/15

Où tu en es

Ta progression

Gardée sur cet appareil, sans compte.

Ta progression

0 %
0/7
Cours lu
0/102
Entraînement
—
Séance
0
Erreurs

Rien de commencé pour l’instant. Ta progression reste sur cet appareil — aucun compte, rien n’est envoyé.

Le cours, ses formules, et la correction des exercices que tu as travaillés.