Série 2 — simplifier un radical

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 en douze minutes, puis trois de plus, sous d’autres formes. Les dix réponses avant le premier corrigé.

Une racine traverse un produit et un quotient, jamais une somme ni une différence. Toute cette série tient dans cette dissymétrie, et dans le geste qu'elle autorise : chercher le plus grand carré parfait caché dans le nombre.

Les carrés parfaits à repérer d'un coup d'œil : 44, 99, 1616, 2525, 3636, 4949, 6464, 8181, 100100. Pour simplifier N\sqrt{N}, on cherche le plus grand d'entre eux qui divise NN — et on le sort.

Exercices

Exercice 1

72=?\sqrt{72} = ?

  1. 262\sqrt{6}
  2. 36236\sqrt{2}
  3. 838\sqrt{3}
  4. 626\sqrt{2}
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Réponse : D 626\sqrt{2}

Corrigé :

72=36×272 = 36 \times 2

Le plus grand carré parfait qui divise 7272.

36×2=36⋅2=62\begin{aligned}\sqrt{36 \times 2} &= \sqrt{36} \cdot \sqrt{2} \\ &= 6\sqrt{2}\end{aligned}

Sur un produit, la racine se distribue.

La bonne réponse : « 626\sqrt{2} ». « 262\sqrt{6} » — les deux nombres échangés : 262\sqrt{6} vaut environ 4,94{,}9, contre 8,58{,}5 pour la bonne réponse. « 838\sqrt{3} » — c'est 64×3\sqrt{64 \times 3} : le plus grand carré cherché, 6464, mais 7272 ne se divise pas par 6464 ; 838\sqrt{3} vaut environ 13,913{,}9. « 36236\sqrt{2} » — le carré parfait sorti sans que sa racine soit prise.

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Exercice 2

9+16=?\sqrt{9 + 16} = ?

  1. 77
  2. 2525
  3. 1212
  4. 55
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Réponse : D 55

Corrigé :

9+16=259 + 16 = 25

La somme d'abord : elle est sous la racine.

25=5\sqrt{25} = 5

La bonne réponse : « 55 ». « 77 » — c'est 9+16=3+4\sqrt{9} + \sqrt{16} = 3 + 4 : la racine distribuée sur une somme, ce qui est interdit. C'est le contre-exemple canonique du chapitre, et il vaut la peine de le mémoriser tel quel. « 2525 » — la racine oubliée. « 1212 » — c'est 3×43 \times 4 : la racine distribuée puis les deux résultats multipliés.

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Exercice 3

5⋅20=?\sqrt{5} \cdot \sqrt{20} = ?

  1. 1010
  2. 100100
  3. 25\sqrt{25}
  4. 5205\sqrt{20}
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Réponse : A 1010

Corrigé :

5⋅20=100\sqrt{5} \cdot \sqrt{20} = \sqrt{100}

Sur un produit, les deux racines se réunissent.

=10= 10

La bonne réponse : « 1010 ». « 25\sqrt{25} » — c'est 5+20\sqrt{5 + 20} : les nombres additionnés sous la racine au lieu d'être multipliés. Elle vaut 55. « 100100 » — le produit correct, mais la racine jamais extraite. « 5205\sqrt{20} » — la première racine effacée et gardée comme facteur entier.

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Exercice 4

483=?\dfrac{\sqrt{48}}{\sqrt{3}} = ?

  1. 1616
  2. 434\sqrt{3}
  3. 45\sqrt{45}
  4. 44
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Réponse : D 44

Corrigé :

483=483\dfrac{\sqrt{48}}{\sqrt{3}} = \sqrt{\dfrac{48}{3}}

Sur un quotient aussi, les deux racines se réunissent.

=16=4= \sqrt{16} = 4

La bonne réponse : « 44 ». « 1616 » — la division faite, la racine oubliée. « 45\sqrt{45} » — c'est 48−3\sqrt{48 - 3} : la soustraction au lieu de la division. « 434\sqrt{3} » — c'est 48\sqrt{48} simplifié, sans jamais diviser par 3\sqrt{3}.

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Exercice 5

23+53=?2\sqrt{3} + 5\sqrt{3} = ?

  1. 737\sqrt{3}
  2. 21\sqrt{21}
  3. 767\sqrt{6}
  4. 10310\sqrt{3}
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Réponse : A 737\sqrt{3}

Corrigé :

23+53=(2+5)32\sqrt{3} + 5\sqrt{3} = (2 + 5)\sqrt{3}

Les deux termes portent la même racine : elle se met en facteur, comme une lettre.

=73= 7\sqrt{3}

La bonne réponse : « 737\sqrt{3} ». « 767\sqrt{6} » — le bon coefficient, mais les nombres sous les racines additionnés en plus, 3+3=63 + 3 = 6 : rien ne le demande. « 10310\sqrt{3} » — c'est 2×52 \times 5 : les coefficients multipliés au lieu d'être additionnés. « 21\sqrt{21} » — tout fondu sous une seule racine. Retenez : 3\sqrt{3} se comporte exactement comme une lettre xx dans une somme.

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Exercice 6

(32)2=?\big(3\sqrt{2}\big)^{2} = ?

  1. 66
  2. 3636
  3. 929\sqrt{2}
  4. 1818
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Réponse : D 1818

Corrigé :

(32)2=32⋅(2)2\big(3\sqrt{2}\big)^{2} = 3^{2} \cdot \big(\sqrt{2}\big)^{2}

L'exposant porte sur les deux facteurs.

=9×2=18= 9 \times 2 = 18

Et le carré d'une racine carrée rend le nombre.

La bonne réponse : « 1818 ». « 66 » — c'est 3×23 \times 2 : le carré appliqué à la racine seulement. « 929\sqrt{2} » — le coefficient élevé au carré, la racine laissée intacte. « 3636 » — c'est 626^{2} : le produit 323\sqrt{2} pris pour 66 avant d'être élevé.

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Exercice 7

Laquelle de ces égalités est fausse ? (a>0a > 0, b>0b > 0)

  1. a2b2=ab\sqrt{a^{2} b^{2}} = ab
  2. (ab)2=ab\big(\sqrt{ab}\big)^{2} = ab
  3. a2b2=ab\sqrt{\dfrac{a^{2}}{b^{2}}} = \dfrac{a}{b}
  4. a2+b2=a+b\sqrt{a^{2} + b^{2}} = a + b
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Réponse : D a2+b2=a+b\sqrt{a^{2} + b^{2}} = a + b

Corrigé :

a=b=1: 2≠2\begin{aligned}a &= b \\ &= 1 : \ \sqrt{2} \ne 2\end{aligned}

Une valeur d'essai suffit à faire tomber « a2+b2=a+b\sqrt{a^{2} + b^{2}} = a + b ».

La bonne réponse : « a2+b2=a+b\sqrt{a^{2} + b^{2}} = a + b », qui est bien la fausse. Les trois autres sont vraies, et elles disent toutes la même chose : la racine passe sur un produit, sur un quotient, et elle s'annule avec un carré. Seule la somme lui résiste. Sur une figure, a2+b2\sqrt{a^{2} + b^{2}} est exactement l'hypoténuse — et une hypoténuse n'est jamais la somme des deux côtés.

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Exercice 8

50+18=?\sqrt{50} + \sqrt{18} = ?

  1. 15215\sqrt{2}
  2. 848\sqrt{4}
  3. 828\sqrt{2}
  4. 68\sqrt{68}
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Réponse : C 828\sqrt{2}

Corrigé :

50=5218=32\begin{aligned}\sqrt{50} &= 5\sqrt{2} \\ \quad \sqrt{18} &= 3\sqrt{2}\end{aligned}

On simplifie chaque radical séparément : 50=25×250 = 25 \times 2 et 18=9×218 = 9 \times 2.

52+32=825\sqrt{2} + 3\sqrt{2} = 8\sqrt{2}

Les deux portent maintenant la même racine : les coefficients s'additionnent.

La bonne réponse : « 828\sqrt{2} ». « 68\sqrt{68} » — c'est 50+18\sqrt{50 + 18} : les nombres additionnés sous une seule racine, ce qui est interdit. « 848\sqrt{4} » — les radicaux bien simplifiés, puis les nombres sous les racines additionnés en plus des coefficients : 2+2\sqrt{2 + 2}. « 15215\sqrt{2} » — les coefficients 55 et 33 multipliés au lieu d'être additionnés. La méthode est toujours : simplifier d'abord, additionner ensuite — et si les racines restantes diffèrent, la somme ne se simplifie pas du tout.

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Exercice 9

200=?\sqrt{200} = ?

  1. 2102\sqrt{10}
  2. 2020
  3. 1002100\sqrt{2}
  4. 10210\sqrt{2}
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Réponse : D 10210\sqrt{2}

Corrigé :

200=100×2200 = 100 \times 2

Le plus grand carré parfait qui divise 200200.

100⋅2=102\sqrt{100} \cdot \sqrt{2} = 10\sqrt{2}

La bonne réponse : « 10210\sqrt{2} ». « 2102\sqrt{10} » — les deux nombres échangés ; cette option vaut environ 6,36{,}3, contre 14,114{,}1. « 1002100\sqrt{2} » — le carré parfait sorti sans qu'on en prenne la racine. « 2020 » — c'est 10×210 \times 2 : le 1010 bien sorti, puis la racine de 22 oubliée. Le contrôle d'ordre de grandeur règle la question à lui seul : 142=19614^{2} = 196, donc 200\sqrt{200} est un peu plus que 1414.

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Exercice 10

5⋅5⋅5⋅5=?\sqrt{5} \cdot \sqrt{5} \cdot \sqrt{5} \cdot \sqrt{5} = ?

  1. 2525
  2. 55
  3. 625625
  4. 2020
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Réponse : A 2525

Corrigé :

(5)4=542\big(\sqrt{5}\big)^{4} = 5^{\frac{4}{2}}

Quatre facteurs identiques : un exposant 44 sur 5125^{\frac{1}{2}}.

=52=25= 5^{2} = 25

La bonne réponse : « 2525 ». « 55 » — deux facteurs seulement pris en compte. « 2020 » — c'est 5×45 \times 4 : le nombre de facteurs traité comme un multiplicateur. « 625625 » — c'est 545^{4} : les racines effacées sans diviser les exposants. Le raccourci qui évite tout : deux racines identiques multipliées rendent le nombre, donc quatre en rendent le carré.

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Exercice 11

2⋅32=?\sqrt{2} \cdot \sqrt{32} = ?

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Réponse : 8

Corrigé :

2⋅32=64\sqrt{2} \cdot \sqrt{32} = \sqrt{64}

Sur un produit, les racines se rassemblent.

64=8\sqrt{64} = 8

8. Le piège : simplifier chaque racine à part (32=42\sqrt{32} = 4\sqrt{2}) — juste, mais plus long : 2⋅42=4×2=8\sqrt{2} \cdot 4\sqrt{2} = 4 \times 2 = 8.

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Exercice 12

36+64=6+8\sqrt{36 + 64} = 6 + 8.

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Réponse : Faux

Corrigé :

36+64=100=10\begin{aligned}\sqrt{36 + 64} &= \sqrt{100} \\ &= 10\end{aligned}

On additionne d'abord sous la racine.

10≠1410 \ne 14

Faux. La racine ne traverse pas une somme : 1010, et non 1414.

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Exercice 13

Simplifiez 300\sqrt{300}.

√300 = √(____ × 3) = ____√3.

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Réponse : √300 = √(100 × 3) = 10√3.

Corrigé :

300=100×3300 = 100 \times 3

Le plus grand carré parfait qui divise 300300 : 100100.

300=103\sqrt{300} = 10\sqrt{3}

100 et 10. Avec 44 ou 2525, on obtiendrait 2752\sqrt{75} ou 5125\sqrt{12} : juste, mais inachevé.

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