Systèmes de deux équations

Équation du premier degré à deux inconnues, systèmes à deux inconnues, substitution, élimination, interprétation graphique, problèmes.

7 sections · 102 exercices

Systèmes de deux équations

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.

Jusqu'ici, une équation, une inconnue. Ici, deux inconnues — et donc deux conditions à satisfaire en même temps.

Une solution n'est plus un nombre : c'est un couple (x ;y).(x\,;y). Et il doit vérifier les deux équations, pas une seule. C'est ce mot, ensemble, qui fait toute la difficulté du chapitre et tout son intérêt : c'est ce qui permet de résoudre les problèmes à deux données.

À la fin de ce chapitre, tu sais

  • Reconnaître une équation du premier degré à deux inconnues, et vérifier qu'un couple en est solution

  • Reconnaître un système de deux équations à deux inconnues et vérifier qu'un couple en est solution

  • Résoudre un système par la méthode de substitution

  • Résoudre un système par la méthode de combinaison linéaire

  • Interpréter graphiquement un système : droites sécantes, parallèles ou confondues

  • Mettre un problème concret en système et revenir à la question posée

Activité

Deux achats, deux inconnues

Sami achète 22 cahiers et 33 stylos et paie 1313 dinars. Leïla achète 44 cahiers et 11 stylo et paie 1111 dinars.

  1. 1.Suppose que le cahier coûte 11 dinar. Déduis-en le prix du stylo avec l'achat de Leïla, puis vérifie sur l'achat de Sami.
  2. 2.Recommence en supposant que le cahier coûte 33 dinars.
  3. 3.Que se passerait-il si les prix n'étaient pas des nombres entiers ?

Les deux essais échouent, et pour deux raisons différentes. C'est ce qui montre qu'il faut une méthode, et non de la patience.

Ce qu’on observe

Ce que donnent les deux essais.

  1. 1

    Cahier à 1 dinar

    L'achat de Leïla donne s=7,s = 7, mais celui de Sami donne alors 2323 dinars au lieu de 13.13.

    s=11−4=7;s = 11 - 4 = 7 \quad ; \quad2+21=23≠132 + 21 = 23 \ne 13
  2. 2

    Cahier à 3 dinars

    Le stylo aurait un prix négatif : impossible.

    s=11−12=−1<0s = 11 - 12 = -1 < 0
  3. 3

    Entre les deux, il reste 22 dinars à essayer — et cette fois les deux achats sont vérifiés.

    c=2 ⇒ s=3;c = 2 \ \Rightarrow \ s = 3 \quad ; \quad2×2+3×3=132 \times 2 + 3 \times 3 = 13
(c ;s)=(2 ;3)(c\,;s) = (2\,;3)

L’erreur à ne pas faire

  • Un essai qui vérifie le premier achat suffitIl doit vérifier les deux achats
    Avec un cahier à 11 dinar, l'achat de Leïla tombe juste et celui de Sami est faux. Une seule équation ne décide de rien.

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

« Sami yechri 2 cahiers w 3 stylos w y5alles 13 dinars. Leïla techri 4 cahiers w stylo un w t5alles 11 dinars. Efredh elli le cahier b dinar : estantej le prix mte3 le stylo men 3and Leïla, w baad tathabbet 3and Sami. 3awed b 3 dinars. Chnowa tlé7edh ? »

Définition

Une équation à deux inconnues, avant le système

Avant de résoudre deux équations ensemble, il faut savoir ce qu'une seule veut dire.

Résoudre une équation du premier degré à deux inconnues ax+by+c=0,ax + by + c = 0, c'est trouver tous les couples (x ;y)(x\,;y) pour lesquels l'égalité est vraie. Chacun de ces couples est appelé une solution de l'équation.

Il y en a une infinité : on choisit xx librement, et l'équation impose alors y.y. C'est pour cela qu'une seule équation ne suffit pas à déterminer deux inconnues — et c'est exactement la raison d'être du système.

Une solution n'est donc jamais un nombre : c'est toujours un couple, et l'ordre y compte.

ax+by+c=0ax + by + c = 0 d'inconnues (x ;y)(x\,;y)

Exemple traité

Le couple (2 ;−1)(2\,;-1) est-il solution de 3x+2y=43x + 2y = 4 ? Déterminer ensuite yy pour que (3 ;y)(3\,;y) en soit solution.

  1. 1

    On remplace

    Dans un couple (x ;y),(x\,;y), le premier nombre est la valeur de x.x.

    3×2+2×(−1)=6−2=43 \times 2 + 2 \times (-1) = 6 - 2 = 4
  2. 2

    L'égalité est vraie : (2 ;−1)(2\,;-1) est bien une solution.

  3. 3

    On fixe x à 3

    3×3+2y=4  ⟺  2y=4−9=−53 \times 3 + 2y = 4 \;\Longleftrightarrow\; 2y = 4 - 9 = -5
  4. 4
    y=−52y = -\frac{5}{2}
(2 ;−1)(2\,;-1) est solution ;; \quady=−52y = -\tfrac{5}{2}

L’erreur à ne pas faire

  • La solution de 3x+2y=43x + 2y = 4 est x=2.x = 2.(2 ;−1)(2\,;-1) est une solution parmi une infinité.
    Une solution d'une équation à deux inconnues est un couple, et il n'y en a jamais une seule. Donner un seul nombre ne répond pas à la question.
  • (2 ;−1)(2\,;-1) et (−1 ;2),(-1\,;2), c'est pareil.Ce sont deux couples différents.
    L'ordre fait le couple : le premier nombre est toujours x.x. (−1 ;2)(-1\,;2) donne 3(−1)+2(2)=1≠4,3(-1) + 2(2) = 1 \ne 4, donc ce n'est pas une solution.

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

« 9bal le système, lezmek ta3ref chnowa ta3ni équation wahda b zouz inconnues. La solution mahich 3adad, hiya couple, w 3andha une infinité de solutions : tekhtar x kima thebb, w l'équation tefredh 3alik y. 3ala hakka équation wahda ma tekfich l zouz inconnues. »

Définition

Système, solution, couple

Un système de deux équations du premier degré à deux inconnues s'écrit

{ax+by=ca′x+b′y=c′\begin{cases} ax + by = c \\ a'x + b'y = c' \end{cases}

Une solution est un couple (x ;y)(x\,;y) qui vérifie les deux équations à la fois. Un couple qui n'en vérifie qu'une n'est pas solution.

Pour vérifier qu'un couple donné est solution, il n'y a rien à résoudre : on remplace, et on regarde. C'est toujours le premier réflexe utile, et c'est aussi la vérification obligatoire à la fin d'une résolution.

La forme{ax+by=ca′x+b′y=c′\begin{cases} ax + by = c \\ a'x + b'y = c' \end{cases}

Exemple traité

Le couple (2 ;−1)(2\,;-1) est-il solution du système {x+y=13x−y=7\begin{cases} x + y = 1 \\ 3x - y = 7 \end{cases} ?

  1. 1

    Première équation

    2+(−1)=1✓2 + (-1) = 1 \quad \checkmark
  2. 2

    Seconde équation

    Attention au double signe : retirer −1,-1, c'est ajouter 1.1.

    3×2−(−1)=6+1=7✓3 \times 2 - (-1) = 6 + 1 = 7 \quad \checkmark
  3. 3

    Les deux égalités sont vérifiées.

    (2 ;−1)(2\,;-1) est solution

L’erreur à ne pas faire

  • Le couple vérifie la première équation, donc c'est une solutionIl doit vérifier les deux
    Un système impose deux conditions simultanées. Une seule ne suffit jamais.

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

« Le système houwa deux équations du premier degré b deux inconnues. La solution hiya un couple x y qui vérifie les deux équations à la fois. Couple y7a99e9 une seule, mouch solution — w hedhi hiya la première erreur. Bech tathabbet men un couple, 3awwdhou fi les deux équations, l'une baad l'autre. »

Méthode

La méthode de substitution

L'idée : se ramener à une seule inconnue. On isole une inconnue dans l'une des équations, puis on la remplace dans l'autre.

Les trois temps :

  1. 1.isoler yy (ou xx) dans l'équation où c'est le plus simple — celle où le coefficient vaut 11 ou −1-1 ;
  2. 2.substituer cette expression dans l'autre équation, qui ne contient plus qu'une inconnue ;
  3. 3.résoudre, puis remonter pour obtenir la seconde valeur.

Erreur à éviter : substituer dans l'équation dont on vient de tirer l'expression. On obtiendrait 0=0,0 = 0, ce qui est vrai et parfaitement inutile.

Le gestey=mx+p ⟶y = mx + p \ \longrightarrow on remplace yy dans l'autre équation

Exemple traité

Résoudre {y=2x−3x+y=6.\begin{cases} y = 2x - 3 \\ x + y = 6 \end{cases}.

  1. 1

    y est déjà isolé

    On le remplace dans la seconde équation.

    x+(2x−3)=6x + (2x - 3) = 6
  2. 2

    Une seule inconnue

    3x−3=6  ⟺  3x=9  ⟺  x=33x - 3 = 6 \iff 3x = 9 \iff x = 3
  3. 3

    Remonter

    y=2×3−3=3y = 2 \times 3 - 3 = 3
  4. 4

    Vérification

    3+3=6✓3 + 3 = 6 \quad \checkmark
(x ;y)=(3 ;3)(x\,;y) = (3\,;3)

L’erreur à ne pas faire

  • On remplace yy dans l'équation d'où on l'a tiréOn remplace dans l'autre équation
    Sinon on obtient une identité du type 0=0,0 = 0, qui ne donne aucune information.

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

« El fikra : nerja3ou l une seule inconnue. Trois aw9at : ta3zel y walla x fi l'équation elli fiha ashel — elli le coefficient mte3ou 1 walla moins 1 ; baad t3awwedh l'expression hedhika fi l'AUTRE équation, mouch fi nafsha ; w fel e5er t7oll w terja3 tal9a la seconde inconnue. »

Méthode

La méthode d'élimination

On l'appelle méthode d'élimination ; on la rencontre aussi sous le nom de méthode de combinaison linéaire. Les deux désignent la même chose.

L'idée : faire disparaître une inconnue en additionnant ou en soustrayant les deux équations.

C'est la méthode la plus rapide quand une inconnue a des coefficients opposés ou égaux :

  • coefficients opposés (+2y+2y et −2y-2y) : on additionne les deux lignes ;
  • coefficients égaux (2x2x et 2x2x) : on soustrait.

Si aucun des deux cas ne se présente, on multiplie d'abord une ligne — ou les deux — par un nombre bien choisi pour s'y ramener. Une multiplication porte alors sur toute la ligne, second membre compris.

CombinerL1+L2L_{1} + L_{2} ou L1−L2L_{1} - L_{2}
Multiplier une lignek×L1 :k \times L_{1} \ : tous les termes, second membre inclus

Exemple traité

Résoudre {3x+2y=165x−2y=16.\begin{cases} 3x + 2y = 16 \\ 5x - 2y = 16 \end{cases}.

  1. 1

    Repérer

    Les coefficients de yy sont opposés : +2+2 et −2.-2. On additionne.

    (3x+2y)+(5x−2y)=16+16(3x + 2y) + (5x - 2y) = 16 + 16
  2. 2

    y disparaît

    8x=32  ⟺  x=48x = 32 \iff x = 4
  3. 3

    Remonter

    3×4+2y=16  ⟺  2y=4  ⟺  y=23 \times 4 + 2y = 16 \iff 2y = 4 \iff y = 2
  4. 4

    Vérification

    On contrôle avec la seconde équation.

    5×4−2×2=16✓5 \times 4 - 2 \times 2 = 16 \quad \checkmark
(x ;y)=(4 ;2)(x\,;y) = (4\,;2)

L’erreur à ne pas faire

  • En multipliant L1L_{1} par 2,2, on oublie le second membreOn multiplie tous les termes, y compris après le signe égal
    Une équation est une balance : ce qu'on fait à gauche, on le fait à droite.

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

« Kif les coefficients mot3akssin, njam3ou les deux lignes w tti7 une inconnue. Kif kif, natra7ou. W kif ma thamech la hedha la hedheka, nadhorbou une ligne b3adad bech nawsslou lel 7ala hedhi. »

Théorème

Lecture graphique

Chaque équation du système représente une droite. Résoudre le système, c'est chercher les points communs à ces deux droites. Trois situations, et trois seulement :

  • les droites sont sécantes — coefficients directeurs différents — : un point commun, une solution ;
  • les droites sont strictement parallèles — même coefficient directeur, ordonnées à l'origine différentes — : aucune solution ;
  • les droites sont confondues — même coefficient directeur et même ordonnée à l'origine — : une infinité de solutions.

Pour trancher sans tracer : mets les deux équations sous la forme y=ax+by = ax + b et compare d'abord les a,a, puis les b.b.

Sécantesa1≠a2 ⇒a_{1} \ne a_{2} \ \Rightarrow sécantes, une solution
Parallèlesa1=a2a_{1} = a_{2} et b1≠b2 ⇒b_{1} \ne b_{2} \ \Rightarrow parallèles, aucune solution
Confonduesa1=a2a_{1} = a_{2} et b1=b2 ⇒b_{1} = b_{2} \ \Rightarrow confondues

Exemple traité

Le système {2x−y=3−4x+2y=1\begin{cases} 2x - y = 3 \\ -4x + 2y = 1 \end{cases} a-t-il des solutions ?

  1. 1

    Première droite

    2x−y=3  ⟺  y=2x−32x - y = 3 \iff y = 2x - 3
  2. 2

    Seconde droite

    −4x+2y=1  ⟺  2y=4x+1  ⟺  y=2x+12-4x + 2y = 1 \iff 2y = 4x + 1 \iff y = 2x + \frac{1}{2}
  3. 3

    Comparer

    Même coefficient directeur, ordonnées à l'origine différentes.

    a1=a2=2;a_{1} = a_{2} = 2 \quad ; \quad−3≠12-3 \ne \frac{1}{2}
Droites strictement parallèles : aucune solution

L’erreur à ne pas faire

  • Les équations sont différentes, donc les droites sont sécantesOn compare les coefficients directeurs après mise sous la forme y=ax+by = ax + b
    2x−y=32x - y = 3 et 4x−2y=64x - 2y = 6 s'écrivent différemment mais représentent la même droite.

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

« Koll équation fi le système tmathel une droite. T7oll le système ma3neha tlawwej 3ala les points communs bin les deux droites. Trois 7alat, w trois berk : droites sécantes, no9ta une, solution une ; droites strictement parallèles, 7atta no9ta, ma thammech solution ; droites confondues, 3adad la neha2i mte3 solutions. »

Méthode

Mettre un problème en système

C'est l'usage principal du chapitre. Le repère est simple : deux grandeurs inconnues et deux informations dans l'énoncé, c'est un système.

La démarche reprend celle des équations, en double :

  1. 1.nommer les deux inconnues, avec leur unité ;
  2. 2.traduire chaque information par une équation ;
  3. 3.résoudre par la méthode qui va le plus vite au vu des coefficients ;
  4. 4.vérifier les deux équations, et répondre à la question posée.

Un contrôle de bon sens s'ajoute ici : un prix négatif ou un nombre d'objets non entier signale une erreur de traduction, pas de calcul.

Le repère2 inconnues ++ 2 informations ⇒\Rightarrow un système

Exemple traité

Deux cahiers et trois stylos coûtent 1313 dinars. Quatre cahiers et un stylo coûtent 1111 dinars. Quel est le prix d'un cahier ?

  1. 1

    Nommer

    Soit cc le prix d'un cahier et ss celui d'un stylo, en dinars.

    {2c+3s=134c+s=11\begin{cases} 2c + 3s = 13 \\ 4c + s = 11 \end{cases}
  2. 2

    Isoler s

    Son coefficient vaut 11 dans la seconde équation.

    s=11−4cs = 11 - 4c
  3. 3

    Substituer

    2c+3(11−4c)=13  ⟺  2c+33−12c=132c + 3(11 - 4c) = 13 \iff 2c + 33 - 12c = 13
  4. 4
    −10c=−20  ⟺  c=2-10c = -20 \iff c = 2
  5. 5

    Remonter et vérifier

    s=11−8=3,s = 11 - 8 = 3, et 2×2+3×3=13.2 \times 2 + 3 \times 3 = 13.

    c=2c = 2 D ;; \quads=3s = 3 D

L’erreur à ne pas faire

  • On répond « c=2c = 2 »On répond « un cahier coûte 22 dinars »
    La question porte sur un prix, avec son unité. Il faut revenir à ce qui était demandé.

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

« Hedha houwa el iste3mel erra2isi mte3 el chapitre. El 3alema basita : deux grandeurs inconnues w deux ma3loumet fi l'énoncé — hedha système. El 5otwet : tsammi les deux inconnues b l'unité mte3hom ; tetarjem koll ma3louma b équation ; t7oll ; w fel e5er terja3 lel énoncé w tchouf ken ennatija ma39oula. »

À retenir

  • 1.

    Une solution d'un système est un couple (x ;y)(x\,;y) qui vérifie les deux équations.

  • 2.

    Substitution : on isole une inconnue, on la remplace dans l'autre équation.

  • 3.

    Combinaison : coefficients opposés on additionne, coefficients égaux on soustrait.

  • 4.

    Multiplier une ligne, c'est multiplier tous ses termes, second membre compris.

  • 5.

    Sécantes : une solution. Strictement parallèles : aucune. Confondues : une infinité.

  • 6.

    Dans un problème : deux inconnues nommées, deux équations, une vérification, une phrase de réponse.

  • 7.

    Une solution d'une équation à deux inconnues est un couple (x ;y),(x\,;y), et il y en a une infinité.

  • 8.

    La seconde méthode s'appelle élimination ; « combinaison linéaire » désigne la même.

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.

0/25

S'entraîner

Les exercices classiques du programme.

0/37

Raisonner

Plusieurs étapes à enchaîner, il faut chercher.

0/25

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.