Trois à six questions de chaque examen reposent sur une puissance ou sur une racine.
Ce chapitre pose les règles des puissances : ce qu'un exposant compte, comment on regroupe deux puissances, ce que disent le signe et le dernier chiffre.
Les racines, la géométrie, les identités et la croissance ont leurs propres chapitres.
Presque aucune de ces questions ne demande un calcul. Elles demandent de choisir la bonne écriture.
La même expression, réécrite sur la bonne base, se règle en une ligne. C'est cette réécriture que ce cours entraîne.
Ce que le formulaire vous donne déjà
Le formulaire de l'examen a un paragraphe « Puissances ». Il donne quatre égalités, et rien d'autre : la définition est supposée connue.
l'exposant négatif retourne la fraction
même base, produit : on additionne
même base, quotient : on soustrait
puissance de puissance : on multiplie
Geste 1 — un exposant compte des facteurs, et l'échelle ne s'arrête pas à 1
est une abréviation : écrit fois, multiplié par lui-même.
Tant que est un entier positif, tout le monde suit. La question intéressante est ce qui arrive en dessous.
Combien vaut ? Et ?
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: la règle vaut pour tout nombre différent de zéro, y compris les négatifs. , lui, n'est pas défini — et c'est pour cela que le formulaire écrit « pour tout différent de zéro ».
Deux confusions coûtent des points à chaque session :
Un exposant négatif ne rend jamais le résultat négatif. Il change le côté de la barre de fraction, rien d'autre.
Sans parenthèses, l'exposant ne porte que sur le : on calcule puis on prend l'opposé. , avec parenthèses, vaut bien .
Geste 2 — rien ne se simplifie tant que les bases diffèrent
Les trois règles du formulaire ont la même condition d'entrée : la même base.
Cherchez la plus petite base commune — presque toujours , ou . Réécrivez tout dessus avant de toucher au moindre exposant.
Sur une même base, un quotient se traite lettre par lettre : une soustraction par lettre, et rien d'autre.
Même exposant : ce sont les bases qui se regroupent
L'inverse est vrai aussi, et l'examen le préfère. Quand les exposants sont égaux et les bases différentes, ce sont les bases qui se regroupent.
même exposant, produit
même exposant, quotient
Une somme de puissances se factorise
Peut-on simplifier en ?
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Non. Aucune règle ne porte sur une somme de puissances. Il faut factoriser : . Le réflexe, dès qu'un apparaît entre deux puissances, est de mettre en facteur la plus petite — c'est presque toujours ce que l'énoncé attend.
Dès qu'un sépare des puissances égales, mettez en facteur. Le nombre de termes devient un facteur, et c'est presque toujours une puissance de la base.
Geste 3 — le signe se lit sur la parité de l'exposant
Une question sur deux dans cette famille ne demande aucun nombre : elle demande un signe. La règle tient en une ligne, et elle ne souffre aucune exception.
les facteurs s'apparient
il en reste un tout seul
Sur ce type de question, une valeur d'essai vaut mieux qu'un raisonnement : et . Trois secondes, et le signe de chaque option est décidé.
Ne prenez pas si l'énoncé distingue les deux lettres : plusieurs options pourraient tomber égales.
Geste 4 — le chiffre des unités est toujours périodique
Un exposant à quatre chiffres ne demande pas de calcul.
Il demande de voir que le dernier chiffre tourne en rond. Les cycles sont courts, et l'exposant énorme n'est qu'une division euclidienne.
cycle de longueur 4
cycle de longueur 2
le chiffre ne bouge jamais
Par quel chiffre se termine ?
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Par . Un nombre qui finit par garde ce chiffre à toutes ses puissances : , … Même chose pour , pour et pour . Il n'y a rien à diviser.
Les pièges, en une page
Aucun distracteur de l'examen n'est tiré au hasard : chacun est fabriqué par une de ces erreurs.
L'addition des exposants vient d'un produit. Sur une somme, on factorise.
Puissance de puissance : on multiplie. C'est la règle que les distracteurs échangent le plus souvent avec la précédente.
Le signe de l'exposant ne dit rien du signe du résultat. Il dit de quel côté de la barre le facteur se range.
L'ordre des gestes, quand la question tombe
1. Des bases différentes : tout sur la plus petite.
2. Un entre deux puissances : factorisez la plus petite.
3. Un produit ou un quotient : additionnez ou soustrayez, une lettre à la fois.
4. Un signe ou un dernier chiffre : ne calculez rien, lisez la parité ou le cycle.
Le contrôle qui sauve : prenez une valeur. , , .
Une règle douteuse se vérifie en cinq secondes sur des petits nombres, et une option fausse se démasque de la même façon.
Exercices
Exercice 1
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Réponse : D
Corrigé :
On ramène tout sur la base : puissance de puissance, les exposants se multiplient.
Même base, quotient : on soustrait.
La bonne réponse : « ». « » — c'est : la réécriture de en a été sautée, et l'exposant soustrait tel quel. « » — même oubli, avec en plus la base conservée. « » — c'est : la règle de la puissance de puissance appliquée à un quotient.
Exercice 2
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Réponse : A
Corrigé :
Quatre fois le même terme : c'est une multiplication, pas une addition d'exposants.
Et le facteur est lui-même : les exposants s'additionnent.
La bonne réponse : « ». « » — c'est : les quatre termes traités comme une puissance de puissance. « » — c'est où le facteur a été multiplié dans la base au lieu de l'exposant. « » — c'est : les exposants additionnés alors qu'il n'y a aucun produit de puissances. La forme est classique : dès qu'un sépare deux puissances identiques, on factorise.
Exercice 3
est un nombre négatif. Laquelle de ces expressions est nécessairement positive ?
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Réponse : A
Corrigé :
Un exposant impair garde le signe du nombre : est négatif.
Le signe moins devant, appliqué à un nombre négatif, donne un positif.
La bonne réponse : « ». « » — exposant impair, donc négatif comme . « » — impair aussi, même conclusion : c'est la parité qui décide, jamais la taille de l'exposant. « » — c'est écrit autrement, un piège de reconnaissance. Notez que le signe moins de la première option ne porte pas sur mais sur tout entier.
Exercice 4
Par quel chiffre se termine ?
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Réponse : B
Corrigé :
Les derniers chiffres alternent : , , , … Le cycle de n'a que deux cases.
Les exposants impairs tombent sur la première case, les pairs sur la seconde.
La bonne réponse : « ». « » — la case des exposants pairs. « » — le dernier chiffre de l'exposant , recopié à la place de celui de la puissance. « » — un chiffre du cycle de , jamais de celui de . Pour une base dont le cycle a deux cases, la seule question est la parité de l'exposant — ici , impair.
Exercice 5
. Combien vaut ?
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Réponse : 2
Corrigé :
Même base, produit : on additionne, signe compris.
2. Le piège est ou : l'exposant négatif ne se lit pas comme une valeur, il s'additionne comme les autres.
Exercice 6
.
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Réponse : Faux
Corrigé :
Sans parenthèses, l'exposant ne porte que sur le .
Faux. C'est qui vaut . Ici on calcule , puis on prend l'opposé : .
Exercice 7
. Combien vaut ?
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Réponse : 2
Corrigé :
Tout sur la base : on multiplie les exposants.
Puis le quotient : on soustrait.
2. Le piège est : soustraire les exposants avant d'avoir ramené les deux bases sur .
Exercice 8
Complétez.
Les exposants sont égaux : avec ____, et cette puissance vaut ____.
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Réponse : Les exposants sont égaux : avec 3, et cette puissance vaut 243.
Corrigé :
Même exposant : ce sont les bases qui se divisent.
.
3 et 243. Le piège est : les bases se divisent, elles ne se soustraient pas.
Exercice 9
est un nombre négatif. Rangez chaque expression.
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Réponse : — positive · — négative · — négative · — positive · — négative · — positive
Corrigé :
Seule la parité de l'exposant compte.
Si est négatif, est positif.
Deux pièges : est négatif (le moins est hors de la puissance), et est positif ( est un nombre positif).
Exercice 10
Par quel chiffre se termine ?
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Réponse : 9
Corrigé :
Le cycle des unités de a quatre cases.
Reste : deuxième case.
9. Le piège est , la case d'un reste nul, ou , la première case : seul le reste décide.
Exercice 11
.
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Réponse : Vrai
Corrigé :
Deux termes égaux : un facteur , l'exposant monte de .
Vrai. Le piège serait : aucune règle n'additionne les exposants d'une somme.