Série 8 — les formes mélangées

Sur elev, cette leçon vient avec des exercices corrigés sur le moment, un indice quand votre enfant bloque et le suivi de ses progrès.

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Dix questions, douze minutes. À partir d'ici, plus de thème annoncé : chaque question peut relever de n'importe lequel des trois chapitres — puissances, racines ou applications.

C'est la vraie difficulté de l'examen. Une question de puissances n'arrive jamais avec son étiquette ; il faut nommer la forme avant de commencer, et c'est ce que cette série entraîne.

L'ordre des questions à se poser : y a-t-il une racine ? les bases sont-elles les mêmes ? un ++ entre deux puissances ? la question porte-t-elle sur un signe, un ordre ou un dernier chiffre ? y a-t-il une figure ? La première réponse « oui » désigne le geste.

Exercices

Exercice 1

21283=?\dfrac{2^{12}}{8^{3}} = ?

  1. 292^{9}
  2. 88
  3. 242^{4}
  4. 44
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Réponse : B 88

Corrigé :

83=(23)3=29\begin{aligned}8^{3} &= \big(2^{3}\big)^{3} \\ &= 2^{9}\end{aligned}

Tout sur la base 22.

212−9=23=8\begin{aligned}2^{12-9} &= 2^{3} \\ &= 8\end{aligned}

La bonne réponse : « 88 ». « 44 » — c'est 222^{2} : la réécriture de 838^{3} faite avec un exposant 1010 au lieu de 99. « 292^{9} » — le dénominateur réécrit, la division jamais faite. « 242^{4} » — c'est 12−812 - 8 : la base 88 soustraite au lieu de son exposant.

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Exercice 2

xx est un nombre négatif. Quel est le signe de x6x3\dfrac{x^{6}}{x^{3}} ?

  1. Négatif
  2. On ne peut pas savoir
  3. Positif
  4. Nul
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Réponse : A Négatif

Corrigé :

x6x3=x3\dfrac{x^{6}}{x^{3}} = x^{3}

Simplifier d'abord, décider du signe ensuite.

3 est impair⇒x3<03 \ \text{est impair} \Rightarrow x^{3} < 0

La bonne réponse : « Négatif ». « Positif » — c'est x2x^{2} : les exposants divisés (6:36 : 3) au lieu d'être soustraits, et 22 est pair. « Nul » — impossible pour xx non nul. « On ne peut pas savoir » — le signe de xx est donné.

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Exercice 3

6⋅24=?\sqrt{6} \cdot \sqrt{24} = ?

  1. 30\sqrt{30}
  2. 144144
  3. 1212
  4. 44
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Réponse : C 1212

Corrigé :

6×24=144\sqrt{6 \times 24} = \sqrt{144}

Sur un produit, les racines se réunissent.

=12= 12

La bonne réponse : « 1212 ». « 144144 » — le produit calculé, la racine oubliée. « 30\sqrt{30} » — c'est 6+24\sqrt{6 + 24} : la somme au lieu du produit. « 44 » — c'est 24:624 : 6 : le quotient au lieu du produit, et la racine oubliée en plus. Les énoncés de ce type sont construits pour que le produit tombe sur un carré parfait ; si le vôtre ne tombe pas rond, relisez.

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Exercice 4

3n=53^{n} = 5. Combien vaut 3n+23^{n+2} ?

  1. 2525
  2. 1515
  3. 4545
  4. 77
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Réponse : C 4545

Corrigé :

3n+2=3n⋅323^{n+2} = 3^{n} \cdot 3^{2}

On coupe l'exposant pour faire apparaître la donnée.

=5×9=45= 5 \times 9 = 45

La bonne réponse : « 4545 ». « 77 » — c'est 5+25 + 2 : le +2+2 de l'exposant ajouté à la valeur. « 2525 » — c'est 525^{2} : l'exposant appliqué à la donnée au lieu de la base. « 1515 » — c'est 5×35 \times 3 : un seul cran d'exposant. La méthode générale : quand une puissance est donnée, on écrit la puissance demandée comme un produit qui la contient — on ne cherche jamais nn.

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Exercice 5

Quel est le chiffre des unités de 2502^{50} ?

  1. 22
  2. 88
  3. 66
  4. 44
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Réponse : D 44

Corrigé :

2, 4, 8, 62,\ 4,\ 8,\ 6

Le cycle de 22, de longueur 44.

50=4×12+250 = 4 \times 12 + 2

Reste 22.

deuxieˋme case=4\text{deuxième case} = 4

La bonne réponse : « 44 ». « 22 », « 66 » et « 88 » sont les trois autres cases du même cycle. Le raccourci : on ne divise que les deux derniers chiffres de l'exposant par 44, ici 5050, dont le reste est 22.

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Exercice 6

aa et bb sont positifs, a2=16b2a^{2} = 16b^{2}. Quel est le rapport ab\dfrac{a}{b} ?

  1. 44
  2. 88
  3. 1616
  4. 22
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Réponse : A 44

Corrigé :

(ab)2=16\left(\dfrac{a}{b}\right)^{2} = 16

On regroupe les deux lettres d'un même côté.

ab=4\dfrac{a}{b} = 4

Les deux nombres étant positifs, on garde la racine positive.

La bonne réponse : « 44 ». « 1616 » — le rapport des carrés recopié sur le rapport des nombres. « 88 » — c'est 16:216 : 2 : la racine confondue avec la moitié. « 22 » — la racine prise deux fois. Notez pourquoi la solution négative est écartée : l'énoncé précise que aa et bb sont positifs, et cette précision n'est jamais gratuite.

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Exercice 7

(x+y)2=40\big(x + y\big)^{2} = 40 et xy=8xy = 8. Combien vaut x2+y2x^{2} + y^{2} ?

  1. 4848
  2. 5656
  3. 3232
  4. 2424
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Réponse : D 2424

Corrigé :

(x+y)2=x2+2xy+y2(x+y)^{2} = x^{2} + 2xy + y^{2}

L'identité relie exactement les deux données.

40=x2+y2+1640 = x^{2} + y^{2} + 16
x2+y2=24x^{2} + y^{2} = 24

La bonne réponse : « 2424 ». « 3232 » — c'est 40−840 - 8 : le facteur 22 du double produit oublié. « 5656 » — c'est 40+1640 + 16 : le double produit ajouté au lieu d'être retiré. « 4848 » — c'est 40+840 + 8. Le double produit vaut 2xy=162xy = 16, et le signe de l'opération se lit directement dans l'identité.

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Exercice 8

Un cube a un volume de 125125 cm³. Quelle est son aire totale, en cm² ?

  1. 150150
  2. 100100
  3. 750750
  4. 2525
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Réponse : A 150150

Corrigé :

c3=125⇒c=5\begin{aligned}c^{3} &= 125 \Rightarrow c \\ &= 5\end{aligned}

Racine cubique : on redescend vers la longueur.

6×52=1506 \times 5^{2} = 150

Six faces carrées.

La bonne réponse : « 150150 ». « 2525 » — l'aire d'une seule face. « 750750 » — c'est 6×1256 \times 125 : le volume multiplié par six faces, ce qui mélange les dimensions. « 100100 » — quatre faces au lieu de six. Le chemin obligé : volume → arête → aire, avec une racine cubique au premier pas.

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Exercice 9

0<w<10 < w < 1. Laquelle de ces expressions est la plus petite ?

  1. w2w^{2}
  2. w4w^{4}
  3. w3\sqrt[3]{w}
  4. w\sqrt{w}
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Réponse : B w4w^{4}

Corrigé :

w=0,5: w4=0,0625\begin{aligned}w &= 0{,}5 : \ w^{4} \\ &= 0{,}0625\end{aligned}

L'exposant le plus grand donne la valeur la plus petite.

w4<w2<w<w<w3w^{4} < w^{2} < w < \sqrt{w} < \sqrt[3]{w}

La bonne réponse : « w4w^{4} ». « w2w^{2} » — le bon côté, un exposant trop bas. « w\sqrt{w} » et « w3\sqrt[3]{w} » — les deux sont au-dessus de ww, donc du mauvais côté ; et entre elles, c'est la racine cubique qui est la plus grande : entre 00 et 11, plus l'exposant est petit, plus la valeur est grande, et 13\tfrac{1}{3} est plus petit que 12\tfrac{1}{2}. Toutes les options s'ordonnent par leur exposant : le plus grand exposant donne la plus petite valeur.

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Exercice 10

5n+1+5n5n=?\dfrac{5^{n+1} + 5^{n}}{5^{n}} = ?

  1. 66
  2. 11
  3. 1010
  4. 55
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Réponse : A 66

Corrigé :

5n+1+5n=5n(5+1)5^{n+1} + 5^{n} = 5^{n}(5 + 1)

Facteur commun : la plus petite des deux puissances.

5n×65n=6\dfrac{5^{n} \times 6}{5^{n}} = 6

La bonne réponse : « 66 ». « 55 » — le +1+1 de la parenthèse oublié, c'est-à-dire le second terme du numérateur. « 11 » — seul le second terme pris en compte. « 1010 » — c'est 5×25 \times 2 : les deux termes pris pour égaux. Le raccourci direct : 5n+15n+5n5n=5+1\tfrac{5^{n+1}}{5^{n}} + \tfrac{5^{n}}{5^{n}} = 5 + 1.

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Exercice 11

Combien vaut 9436\dfrac{9^{4}}{3^{6}} ?

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Réponse : 9

Corrigé :

94=(32)4=38\begin{aligned}9^{4} &= (3^{2})^{4} \\ &= 3^{8}\end{aligned}

Même base d'abord.

3836=32=9\begin{aligned}\dfrac{3^{8}}{3^{6}} &= 3^{2} \\ &= 9\end{aligned}

99. Le piège : 93=3\tfrac{9}{3} = 3 et 4−64 - 6, deux bases différentes traitées comme une seule.

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Exercice 12

Le chiffre des unités de 3233^{23} est 77.

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Réponse : Vrai

Corrigé :

3,9,7,1,3,9,7,1,…3, 9, 7, 1, 3, 9, 7, 1, \ldots

La boucle des unités de 33 a quatre pas.

23=4×5+323 = 4 \times 5 + 3

Reste 33 : le troisième de la boucle.

Vrai. On divise l'exposant par 44 et on lit le reste.

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Exercice 13

Combien vaut 8⋅18\sqrt{8} \cdot \sqrt{18} ?

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Réponse : 12

Corrigé :

8⋅18=144\sqrt{8} \cdot \sqrt{18} = \sqrt{144}

Un produit de racines est la racine du produit.

=12= 12

1212. Le piège : simplifier chaque racine d'abord (22⋅322\sqrt{2} \cdot 3\sqrt{2}) — juste, mais deux fois plus long.

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