Devoir Libre 1 S1 – 3ème Année Collège

Devoir Libre N°1 – Semestre 1

Racines Carrées, Identités Remarquables & Puissances

Mathématiques

Niveau : 3ème Année Collège (3AC)

Nom et Prénom : ……………………………………………………………………………… Classe : ………… Note : …….. / 20
Exercice 1 : Racines Carrées (6 points)

Maîtrise des règles de calcul sur les racines carrées et élimination du radical au dénominateur.

Partie A : Simplification

1. Calculer et donner le résultat sous forme d’un entier :

  • \(A = \sqrt{49} + \sqrt{25}\)
  • \(B = \sqrt{18} \times \sqrt{2}\)
  • \(C = \frac{\sqrt{300}}{\sqrt{3}}\)

2. Écrire les expressions suivantes sous la forme \(a\sqrt{b}\) où \(a \in \mathbb{Z}\) et \(b\) est l’entier positif le plus petit possible :

  • \(D = \sqrt{50} – 2\sqrt{8} + \sqrt{2}\)
  • \(E = \sqrt{27} + \sqrt{12} – \sqrt{75}\)
  • \(F = \sqrt{20} \times \sqrt{5} + 3\sqrt{45}\)
Partie B : Dénominateur rationnel

Rendre rationnel le dénominateur des nombres suivants (supprimer la racine au dénominateur) :

  • \(X = \frac{5}{\sqrt{3}}\)
  • \(Y = \frac{2}{3\sqrt{7}}\)
  • \(Z = \frac{1}{\sqrt{5} – 2}\) (Utiliser l’expression conjuguée)
Exercice 2 : Calcul Littéral et Identités Remarquables (6 points)

Développement, réduction et factorisation à l’aide des identités remarquables.

Partie A : Développement

Développer puis réduire les expressions suivantes :

  1. \(A = (x + 5)^2\)
  2. \(B = (2x – 3)^2\)
  3. \(C = (3x – 4)(3x + 4)\)
  4. \(D = (\sqrt{5} + 2)^2\) (Attention au double produit avec la racine)
  5. \(E = (x – 2)^2 + (x + 3)(x – 3)\)
Partie B : Factorisation

Factoriser les expressions suivantes :

  1. \(F = x^2 – 81\)
  2. \(G = 9x^2 + 6x + 1\)
  3. \(H = 4x^2 – 12x + 9\)
  4. \(I = (2x – 1)(x + 4) + (2x – 1)(3x + 2)\)
  5. \(J = (x + 3)^2 – 16\) (Indice : de la forme \(A^2 – B^2\))
Exercice 3 : Les Puissances (5 points)

Règles de calcul sur les puissances et notation scientifique.

Partie A : Calcul numérique

Calculer :

  • \(K = 2^{-3}\)
  • \(L = \left( \frac{3}{4} \right)^{-2}\)
  • \(M = (-5)^2 + (-1)^{2023}\)
Partie B : Simplification

Écrire sous la forme \(10^n\) ou \(a^n\) :

  1. \(N = 10^4 \times 10^{-7} \times (10^2)^3\)
  2. \(P = \frac{a^5 \times (a^{-2})^3}{a^4}\) (où \(a\) est un nombre réel non nul)
Partie C : Notation scientifique

Donner l’écriture scientifique des nombres suivants :

  • \(X = 425 \ 000 \ 000\)
  • \(Y = 0,000 \ 017\)
  • \(Z = 15 \times 10^{-3} + 2 \times 10^{-2}\) (Attention à la somme)
Exercice 4 : Problème de Synthèse (3 points)

On considère un rectangle \(ABCD\) tel que \(AB = \sqrt{5} + 2\) et \(AD = \sqrt{5} – 2\).

  1. Développer et simplifier l’expression de l’aire \(S\) de ce rectangle.
    \(S = (\sqrt{5} + 2)(\sqrt{5} – 2)\).
  2. Calculer le périmètre \(P\) de ce rectangle. Donner le résultat sous la forme \(a\sqrt{5}\).
  3. Calculer la longueur de la diagonale \(AC\). (Utiliser Pythagore et les identités remarquables développées dans l’exercice 2 si nécessaire).