Identités remarquables

Calcul littéral n°6 — Feuille d'exercices — 2nde

(a+b)² (a−b)² a²−b²

📌 Les 3 identités remarquables — dans les deux sens

① Carré d'une somme
\((\textcolor{#1a6fa0}{a}+\textcolor{#b85c0b}{b})^2 = \textcolor{#1a6fa0}{a^2} + \textcolor{#6b3fa0}{2ab} + \textcolor{#b85c0b}{b^2}\)
Vérif. du terme croisé : \(\textcolor{#6b3fa0}{2} \times \textcolor{#1a6fa0}{a} \times \textcolor{#b85c0b}{b}\)
② Carré d'une différence
\((\textcolor{#1a6fa0}{a}-\textcolor{#b85c0b}{b})^2 = \textcolor{#1a6fa0}{a^2} - \textcolor{#6b3fa0}{2ab} + \textcolor{#b85c0b}{b^2}\)
Le dernier terme \(\textcolor{#b85c0b}{+b^2}\) est toujours positif.
③ Différence de carrés
\((\textcolor{#1a6fa0}{a}+\textcolor{#b85c0b}{b})(\textcolor{#1a6fa0}{a}-\textcolor{#b85c0b}{b}) = \textcolor{#1a6fa0}{a^2} - \textcolor{#b85c0b}{b^2}\)
Les termes croisés s'annulent : \(+ab - ab = 0\).

Ces égalités s'utilisent dans les deux sens : ➡️ développer (gauche → droite) et ⬅️ factoriser (droite → gauche).

Corrections vues :
0 / 6

Exercice 1 / 6

Identité ① Identité ② Développer
✓ Vu

Développer chaque expression en utilisant l'identité remarquable adaptée.

a) Identité ①
\((x+3)^2\)
b) Identité ①
\((x+7)^2\)
c) Identité ①
\((2x+1)^2\)
d) Identité ②
\((x-4)^2\)
e) Identité ②
\((x-6)^2\)
f) Identité ②
\((3x-2)^2\)

💡 Indices

Dans chaque expression, identifie \(\textcolor{#1a6fa0}{a}\) (premier terme) et \(\textcolor{#b85c0b}{b}\) (second terme). Puis applique la formule en calculant \(\textcolor{#1a6fa0}{a^2}\), \(\textcolor{#6b3fa0}{2ab}\) et \(\textcolor{#b85c0b}{b^2}\).
Pour c) : \(\textcolor{#1a6fa0}{a} = 2x\), donc \(\textcolor{#1a6fa0}{a^2} = (2x)^2 = 4x^2\). Attention : \((2x)^2 \neq 2x^2\). Pour f) : même logique avec \(\textcolor{#1a6fa0}{a} = 3x\).
Méthode : identifier \(\textcolor{#1a6fa0}{a}\) et \(\textcolor{#b85c0b}{b}\), puis écrire \(\textcolor{#1a6fa0}{a^2} \pm \textcolor{#6b3fa0}{2ab} + \textcolor{#b85c0b}{b^2}\). Calculer chaque terme séparément.
a) \((\textcolor{#1a6fa0}{x}+\textcolor{#b85c0b}{3})^2\) — \(\textcolor{#1a6fa0}{a=x}\), \(\textcolor{#b85c0b}{b=3}\)
Identité ①\(\textcolor{#1a6fa0}{x^2} + \textcolor{#6b3fa0}{2 \times x \times 3} + \textcolor{#b85c0b}{3^2}\)
\(= x^2 + 6x + 9\)
b) \((\textcolor{#1a6fa0}{x}+\textcolor{#b85c0b}{7})^2\) — \(\textcolor{#1a6fa0}{a=x}\), \(\textcolor{#b85c0b}{b=7}\)
Identité ①\(\textcolor{#1a6fa0}{x^2} + \textcolor{#6b3fa0}{2 \times x \times 7} + \textcolor{#b85c0b}{7^2}\)
\(= x^2 + 14x + 49\)
c) \((\textcolor{#1a6fa0}{2x}+\textcolor{#b85c0b}{1})^2\) — \(\textcolor{#1a6fa0}{a=2x}\), \(\textcolor{#b85c0b}{b=1}\)
Identité ①\(\textcolor{#1a6fa0}{(2x)^2} + \textcolor{#6b3fa0}{2 \times 2x \times 1} + \textcolor{#b85c0b}{1^2}\)
\(= 4x^2 + 4x + 1\)

💡 \((2x)^2 = 4x^2\), pas \(2x^2\).

d) \((\textcolor{#1a6fa0}{x}-\textcolor{#b85c0b}{4})^2\) — \(\textcolor{#1a6fa0}{a=x}\), \(\textcolor{#b85c0b}{b=4}\)
Identité ②\(\textcolor{#1a6fa0}{x^2} - \textcolor{#6b3fa0}{2 \times x \times 4} + \textcolor{#b85c0b}{4^2}\)
\(= x^2 - 8x + 16\)
e) \((\textcolor{#1a6fa0}{x}-\textcolor{#b85c0b}{6})^2\) — \(\textcolor{#1a6fa0}{a=x}\), \(\textcolor{#b85c0b}{b=6}\)
Identité ②\(\textcolor{#1a6fa0}{x^2} - \textcolor{#6b3fa0}{2 \times x \times 6} + \textcolor{#b85c0b}{6^2}\)
\(= x^2 - 12x + 36\)
f) \((\textcolor{#1a6fa0}{3x}-\textcolor{#b85c0b}{2})^2\) — \(\textcolor{#1a6fa0}{a=3x}\), \(\textcolor{#b85c0b}{b=2}\)
Identité ②\(\textcolor{#1a6fa0}{(3x)^2} - \textcolor{#6b3fa0}{2 \times 3x \times 2} + \textcolor{#b85c0b}{2^2}\)
\(= 9x^2 - 12x + 4\)
⚠ Identité ② : le dernier terme \(\textcolor{#b85c0b}{+b^2}\) est toujours positif, même si on part d'une différence. \((-b)^2 = +b^2\).

Exercice 2 / 6

Identité ③ Différence de carrés
✓ Vu

Développer chaque expression en utilisant l'identité ③.

a)
\((x+5)(x-5)\)
b)
\((x+9)(x-9)\)
c)
\((2x+3)(2x-3)\)
d)
\((4x+1)(4x-1)\)
e)
\((x+y)(x-y)\)
f)
\((3x+5y)(3x-5y)\)

💡 Indices

L'identité ③ s'applique quand les deux parenthèses ont exactement les mêmes termes mais avec des signes opposés. Le résultat n'a que deux termes : \(\textcolor{#1a6fa0}{a^2} - \textcolor{#b85c0b}{b^2}\).
Pour c) : \(\textcolor{#1a6fa0}{a} = 2x\), donc \(\textcolor{#1a6fa0}{a^2} = (2x)^2 = 4x^2\). Et \(\textcolor{#b85c0b}{b} = 3\), donc \(\textcolor{#b85c0b}{b^2} = 9\).
Identité ③ : \((\textcolor{#1a6fa0}{a}+\textcolor{#b85c0b}{b})(\textcolor{#1a6fa0}{a}-\textcolor{#b85c0b}{b}) = \textcolor{#1a6fa0}{a^2} - \textcolor{#b85c0b}{b^2}\). Les termes croisés s'annulent toujours.
a) \((\textcolor{#1a6fa0}{x}+\textcolor{#b85c0b}{5})(\textcolor{#1a6fa0}{x}-\textcolor{#b85c0b}{5})\) — \(\textcolor{#1a6fa0}{a=x}\), \(\textcolor{#b85c0b}{b=5}\)
Identité ③\(\textcolor{#1a6fa0}{x^2} - \textcolor{#b85c0b}{5^2}\)
\(= x^2 - 25\)
b) \((\textcolor{#1a6fa0}{x}+\textcolor{#b85c0b}{9})(\textcolor{#1a6fa0}{x}-\textcolor{#b85c0b}{9})\) — \(\textcolor{#1a6fa0}{a=x}\), \(\textcolor{#b85c0b}{b=9}\)
Identité ③\(= x^2 - 81\)
c) \((\textcolor{#1a6fa0}{2x}+\textcolor{#b85c0b}{3})(\textcolor{#1a6fa0}{2x}-\textcolor{#b85c0b}{3})\) — \(\textcolor{#1a6fa0}{a=2x}\), \(\textcolor{#b85c0b}{b=3}\)
Identité ③\(\textcolor{#1a6fa0}{(2x)^2} - \textcolor{#b85c0b}{3^2}\)
\(= 4x^2 - 9\)
d) \((\textcolor{#1a6fa0}{4x}+\textcolor{#b85c0b}{1})(\textcolor{#1a6fa0}{4x}-\textcolor{#b85c0b}{1})\) — \(\textcolor{#1a6fa0}{a=4x}\), \(\textcolor{#b85c0b}{b=1}\)
Identité ③\(= 16x^2 - 1\)
e) \((\textcolor{#1a6fa0}{x}+\textcolor{#b85c0b}{y})(\textcolor{#1a6fa0}{x}-\textcolor{#b85c0b}{y})\) — \(\textcolor{#1a6fa0}{a=x}\), \(\textcolor{#b85c0b}{b=y}\)
Identité ③\(= x^2 - y^2\)
f) \((\textcolor{#1a6fa0}{3x}+\textcolor{#b85c0b}{5y})(\textcolor{#1a6fa0}{3x}-\textcolor{#b85c0b}{5y})\) — \(\textcolor{#1a6fa0}{a=3x}\), \(\textcolor{#b85c0b}{b=5y}\)
Identité ③\(\textcolor{#1a6fa0}{(3x)^2} - \textcolor{#b85c0b}{(5y)^2}\)
\(= 9x^2 - 25y^2\)

Exercice 3 / 6

Factoriser Reconnaître la forme
✓ Vu

Factoriser chaque expression en utilisant une identité remarquable. Indiquer laquelle.

a) \(x^2 + 6x + 9\)
b) \(x^2 - 10x + 25\)
c) \(x^2 - 49\)
d) \(4x^2 + 12x + 9\)
e) \(9x^2 - 6x + 1\)
f) \(25x^2 - 16\)

💡 Indices

Trois questions à se poser : l'expression a-t-elle 2 ou 3 termes ? Si 2 termes avec un \(-\), c'est peut-être ③. Si 3 termes, regarde le signe du terme du milieu : \(+\) → identité ①, \(-\) → identité ②.
Après avoir trouvé \(\textcolor{#1a6fa0}{a}\) et \(\textcolor{#b85c0b}{b}\), vérifie toujours que le terme du milieu vaut bien \(\textcolor{#6b3fa0}{2 \times a \times b}\). Si ce n'est pas le cas, ce n'est pas une identité remarquable.
Méthode : prendre \(\textcolor{#1a6fa0}{\sqrt{\text{1er terme}}}\) et \(\textcolor{#b85c0b}{\sqrt{\text{dernier terme}}}\), vérifier que le terme du milieu vaut \(\textcolor{#6b3fa0}{2ab}\), puis conclure.
a) \(\textcolor{#1a6fa0}{x^2} + \textcolor{#6b3fa0}{6x} + \textcolor{#b85c0b}{9}\)
Racines carrées\(\textcolor{#1a6fa0}{\sqrt{x^2} = x}\) et \(\textcolor{#b85c0b}{\sqrt{9} = 3}\)
Vérif. milieu\(\textcolor{#6b3fa0}{2 \times x \times 3 = 6x}\) ✓ — signe \(+\) → identité ①
Identité ①\(= (\textcolor{#1a6fa0}{x} + \textcolor{#b85c0b}{3})^2\)
b) \(\textcolor{#1a6fa0}{x^2} - \textcolor{#6b3fa0}{10x} + \textcolor{#b85c0b}{25}\)
Racines carrées\(\textcolor{#1a6fa0}{\sqrt{x^2} = x}\) et \(\textcolor{#b85c0b}{\sqrt{25} = 5}\)
Vérif. milieu\(\textcolor{#6b3fa0}{2 \times x \times 5 = 10x}\) ✓ — signe \(-\) → identité ②
Identité ②\(= (\textcolor{#1a6fa0}{x} - \textcolor{#b85c0b}{5})^2\)
c) \(\textcolor{#1a6fa0}{x^2} - \textcolor{#b85c0b}{49}\) — deux termes avec \(-\)
Racines carrées\(\textcolor{#1a6fa0}{\sqrt{x^2} = x}\) et \(\textcolor{#b85c0b}{\sqrt{49} = 7}\)
Identité ③\(= (\textcolor{#1a6fa0}{x} + \textcolor{#b85c0b}{7})(\textcolor{#1a6fa0}{x} - \textcolor{#b85c0b}{7})\)
d) \(\textcolor{#1a6fa0}{4x^2} + \textcolor{#6b3fa0}{12x} + \textcolor{#b85c0b}{9}\)
Racines carrées\(\textcolor{#1a6fa0}{\sqrt{4x^2} = 2x}\) et \(\textcolor{#b85c0b}{\sqrt{9} = 3}\)
Vérif. milieu\(\textcolor{#6b3fa0}{2 \times 2x \times 3 = 12x}\) ✓ — signe \(+\) → identité ①
Identité ①\(= (\textcolor{#1a6fa0}{2x} + \textcolor{#b85c0b}{3})^2\)
e) \(\textcolor{#1a6fa0}{9x^2} - \textcolor{#6b3fa0}{6x} + \textcolor{#b85c0b}{1}\)
Racines carrées\(\textcolor{#1a6fa0}{\sqrt{9x^2} = 3x}\) et \(\textcolor{#b85c0b}{\sqrt{1} = 1}\)
Vérif. milieu\(\textcolor{#6b3fa0}{2 \times 3x \times 1 = 6x}\) ✓ — signe \(-\) → identité ②
Identité ②\(= (\textcolor{#1a6fa0}{3x} - \textcolor{#b85c0b}{1})^2\)
f) \(\textcolor{#1a6fa0}{25x^2} - \textcolor{#b85c0b}{16}\) — deux termes avec \(-\)
Racines carrées\(\textcolor{#1a6fa0}{\sqrt{25x^2} = 5x}\) et \(\textcolor{#b85c0b}{\sqrt{16} = 4}\)
Identité ③\(= (\textcolor{#1a6fa0}{5x} + \textcolor{#b85c0b}{4})(\textcolor{#1a6fa0}{5x} - \textcolor{#b85c0b}{4})\)

Exercice 4 / 6

Vrai / Faux Pièges classiques
✓ Vu

Chaque égalité est-elle exacte ? Corriger si nécessaire.

a) \((x+4)^2 = x^2 + 16\)
b) \((x-3)^2 = x^2 - 9\)
c) \((x-5)^2 = x^2 - 10x + 25\)
d) \((2x+3)^2 = 4x^2 + 9\)
e) \(x^2 - 4 = (x+2)(x-2)\)
f) \((x-3)^2 = (x+3)(x-3)\)

💡 Indices

Ces égalités semblent "mettre au carré chaque terme séparément". C'est la tentation la plus fréquente — mais c'est faux. Développe correctement pour trouver le terme manquant.
\((x-3)^2\) et \((x+3)(x-3)\) sont deux identités différentes. Développe les deux membres séparément pour comparer.
a) \((x+4)^2 = x^2 + 16\)

❌ FAUX — il manque le terme croisé : \((x+4)^2 = x^2 + \textcolor{#6b3fa0}{8x} + 16\).

b) \((x-3)^2 = x^2 - 9\)

❌ FAUX — deux erreurs : il manque le terme croisé et le dernier terme est positif : \((x-3)^2 = x^2 - \textcolor{#6b3fa0}{6x} + \textcolor{#b85c0b}{9}\).

c) \((x-5)^2 = x^2 - 10x + 25\)

✓ VRAI — identité ② avec \(a=x\), \(b=5\) : \(2 \times x \times 5 = 10x\) ✓ et \((-5)^2 = +25\) ✓

d) \((2x+3)^2 = 4x^2 + 9\)

❌ FAUX — il manque le terme croisé : \((2x+3)^2 = 4x^2 + \textcolor{#6b3fa0}{12x} + 9\).

e) \(x^2 - 4 = (x+2)(x-2)\)

✓ VRAI — identité ③ avec \(a=x\), \(b=2\) : \((x+2)(x-2) = x^2 - 4\) ✓

f) \((x-3)^2 = (x+3)(x-3)\)

❌ FAUX — ce sont deux identités différentes :

\((x-3)^2 = x^2 - 6x + 9\) (identité ②)

\((x+3)(x-3) = x^2 - 9\) (identité ③)

Ces deux expressions sont différentes — ne pas les confondre.

⚠ Erreur universelle : \((a+b)^2 \neq a^2 + b^2\). Le terme croisé \(\textcolor{#6b3fa0}{2ab}\) est toujours là — ne jamais l'oublier.

Exercice 5 / 6

Sans indication Choisir la bonne identité
✓ Vu

Pour chaque expression, indiquer quelle identité utiliser, puis développer ou factoriser.

a) Développer : \((5x-2)^2\)
b) Factoriser : \(x^2 + 14x + 49\)
c) Factoriser : \(x^2 - 36\)
d) Développer : \((x+8)(x-8)\)
e) Factoriser : \(16x^2 - 24x + 9\)
f) Factoriser : \(x^2 + 2x + 1\)

💡 Indices

\(\sqrt{16x^2} = 4x\) et \(\sqrt{9} = 3\). Vérifie que \(2 \times 4x \times 3 = 24x\). Le signe du terme du milieu est \(-\) : quelle identité ?
\(x^2 + 2x + 1\) : le dernier terme est \(1 = 1^2\). Vérifie que \(2 \times x \times 1 = 2x\) ✓. Le \(b\) peut valoir \(1\) !
a) \((\textcolor{#1a6fa0}{5x}-\textcolor{#b85c0b}{2})^2\) — identité ②, \(\textcolor{#1a6fa0}{a=5x}\), \(\textcolor{#b85c0b}{b=2}\)
Identité ②\(\textcolor{#1a6fa0}{(5x)^2} - \textcolor{#6b3fa0}{2 \times 5x \times 2} + \textcolor{#b85c0b}{2^2}\)
\(= 25x^2 - 20x + 4\)
b) \(\textcolor{#1a6fa0}{x^2} + \textcolor{#6b3fa0}{14x} + \textcolor{#b85c0b}{49}\) — identité ①
Racines carrées\(\textcolor{#1a6fa0}{x}\) et \(\textcolor{#b85c0b}{7}\) — vérif : \(\textcolor{#6b3fa0}{2 \times x \times 7 = 14x}\) ✓
Identité ①\(= (\textcolor{#1a6fa0}{x} + \textcolor{#b85c0b}{7})^2\)
c) \(\textcolor{#1a6fa0}{x^2} - \textcolor{#b85c0b}{36}\) — identité ③
Racines carrées\(\textcolor{#1a6fa0}{x}\) et \(\textcolor{#b85c0b}{6}\)
Identité ③\(= (\textcolor{#1a6fa0}{x} + \textcolor{#b85c0b}{6})(\textcolor{#1a6fa0}{x} - \textcolor{#b85c0b}{6})\)
d) \((\textcolor{#1a6fa0}{x}+\textcolor{#b85c0b}{8})(\textcolor{#1a6fa0}{x}-\textcolor{#b85c0b}{8})\) — identité ③
Identité ③\(= x^2 - 64\)
e) \(\textcolor{#1a6fa0}{16x^2} - \textcolor{#6b3fa0}{24x} + \textcolor{#b85c0b}{9}\) — identité ②
Racines carrées\(\textcolor{#1a6fa0}{4x}\) et \(\textcolor{#b85c0b}{3}\) — vérif : \(\textcolor{#6b3fa0}{2 \times 4x \times 3 = 24x}\) ✓, signe \(-\)
Identité ②\(= (\textcolor{#1a6fa0}{4x} - \textcolor{#b85c0b}{3})^2\)
f) \(\textcolor{#1a6fa0}{x^2} + \textcolor{#6b3fa0}{2x} + \textcolor{#b85c0b}{1}\) — identité ①
Racines carrées\(\textcolor{#1a6fa0}{x}\) et \(\textcolor{#b85c0b}{1}\) — vérif : \(\textcolor{#6b3fa0}{2 \times x \times 1 = 2x}\) ✓
Identité ①\(= (\textcolor{#1a6fa0}{x} + \textcolor{#b85c0b}{1})^2\)

Exercice 6 / 6

Problème Calcul astucieux Identité ③
✓ Vu

L'identité ③ permet de calculer astucieusement certains produits sans poser la multiplication.

1) Montrer que \(99 \times 101 = (100-1)(100+1)\), puis calculer ce produit en utilisant l'identité ③.
2) Utiliser la même méthode pour calculer \(48 \times 52\). Montrer que \(48 \times 52 = 2496\).
3) Un carré de côté \((x+3)\) cm et un carré de côté \((x-3)\) cm. Montrer que la différence de leurs aires vaut \(12x\) cm².

💡 Indices

La clé : écrire le produit sous la forme \((m-k)(m+k)\) où \(m\) est le milieu des deux nombres. Pour 1) : milieu de 99 et 101 = 100. Pour 2) : quel est le milieu de 48 et 52 ?
Différence des aires = \((x+3)^2 - (x-3)^2\). Développe chaque carré avec les identités ① et ②, puis soustrait. Ou reconnais une autre structure possible.
1) \(99 \times 101\)
Réécrit\(99 \times 101 = (\textcolor{#1a6fa0}{100}-\textcolor{#b85c0b}{1})(\textcolor{#1a6fa0}{100}+\textcolor{#b85c0b}{1})\)
Identité ③\(= \textcolor{#1a6fa0}{100^2} - \textcolor{#b85c0b}{1^2}\)
\(= 10000 - 1 = 9999\)
2) \(48 \times 52\)
Milieu : 50\(48 \times 52 = (\textcolor{#1a6fa0}{50}-\textcolor{#b85c0b}{2})(\textcolor{#1a6fa0}{50}+\textcolor{#b85c0b}{2})\)
Identité ③\(= \textcolor{#1a6fa0}{50^2} - \textcolor{#b85c0b}{2^2} = 2500 - 4\)
\(= 2496\) ✓
On obtient bien \(48 \times 52 = 2496\). ✓
3) Différence des aires
Aire 1\(\mathcal{A}_1 = (x+3)^2 = x^2 + 6x + 9\)
Aire 2\(\mathcal{A}_2 = (x-3)^2 = x^2 - 6x + 9\)
Différence\(\mathcal{A}_1 - \mathcal{A}_2 = (x^2+6x+9) - (x^2-6x+9)\)
Signe \(-\)\(= x^2 + 6x + 9 - x^2 + 6x - 9\)
Réduit\(= 12x\) cm² ✓
La différence des aires vaut bien \(12x\) cm². ✓

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