Chapitre 2 — Mathématiques S4

Racines carrées et nombres réels

4 périodes et 6 périodes

1Notion de racine carrée

Cours

Soit $a$ un nombre positif. On appelle racine carrée de $a$, et on note $\sqrt{a}$, l'unique solution positive de l'équation $x^2 = a$.

Ainsi, le nombre positif $\sqrt{a}$ vérifie, par définition, $(\sqrt{a})^2 = a$.

Dans la notation $\sqrt{a}$, le symbole $\sqrt{\phantom{x}}$ est appelé radical et le nombre réel $a$ est appelé radicande.

Carrés parfaits

$\sqrt{1}=1$   $\sqrt{4}=2$   $\sqrt{9}=3$   $\sqrt{16}=4$   $\sqrt{25}=5$   $\sqrt{36}=6$   $\sqrt{49}=7$
$\sqrt{64}=8$   $\sqrt{81}=9$   $\sqrt{100}=10$   $\sqrt{121}=11$   $\sqrt{144}=12$   $\sqrt{169}=13$
$\sqrt{196}=14$   $\sqrt{225}=15$   $\sqrt{256}=16$   $\sqrt{289}=17$   $\sqrt{324}=18$   $\sqrt{361}=19$   $\sqrt{400}=20$

Exercices

2.1 — Une terrasse carrée🔍
Exercice 2.1
2.2 — Résolution de $x^2 = a$🔍
Exercice 2.2
2.3 — Valeur exacte et approchée🔍
Exercice 2.3
2.4 — Carré et racine carrée🔍
Exercice 2.4

2Propriétés de la racine carrée

Activité de découverte

2.5 — Activité : Conjecturer des formules🔍
Activité 2.5

Cours

$a$ est un nombre réel. $$\sqrt{a^2} = \begin{cases} a & \text{si } a \geqslant 0 \\ -a & \text{si } a < 0 \end{cases}$$

Autrement dit, pour tout nombre réel $a$, $\sqrt{a^2} = |a|$.

Exemples

$\sqrt{\pi^2} = \pi$,   $\sqrt{(-3)^2} = 3$,   $\sqrt{(1-\sqrt{2})^2} = \sqrt{2}-1$.

  • Quels que soient les nombres positifs $a$ et $b$ : $\sqrt{a \cdot b} = \sqrt{a} \cdot \sqrt{b}$.
  • Quels que soient les nombres positifs $a$ et $b$ (avec $b \neq 0$) : $\sqrt{\dfrac{a}{b}} = \dfrac{\sqrt{a}}{\sqrt{b}}$.
Remarque

La racine carrée est compatible avec la multiplication et la division, mais pas avec l'addition : si $a$ et $b$ sont positifs non nuls, alors $\sqrt{a+b} \neq \sqrt{a}+\sqrt{b}$. Par exemple, $\sqrt{4+9} = \sqrt{13}$ alors que $\sqrt{4}+\sqrt{9} = 5$.

Exercices

2.6 — Racine carrée d'un carré🔍
Exercice 2.6
2.7 — Racine carrée d'un carré (signe) (6p)🔍
Exercice 2.7
2.8 — Racines carrées des carrés parfaits🔍
Exercice 2.8
2.9 — Vrai ou faux🔍
Exercice 2.9
2.10 — Produits de racines carrées🔍
Exercice 2.10
2.11 — Quotients de racines carrées🔍
Exercice 2.11
2.12 — Opérations et racines carrées🔍
Exercice 2.12

3Méthodes : transformer une expression

Exercices

2.13 — Méthode : Simplifier une racine carrée🔍
Méthode 2.13
2.14 — Simplifier des racines carrées🔍
Exercice 2.14
2.15 — Simplifier des expressions🔍
Exercice 2.15
2.16 — Méthode : Simplifier un quotient (cas 1)🔍
Méthode 2.16
2.17 — Quotients – cas 1, niveau 1🔍
Exercice 2.17
2.18 — Quotients – cas 1, niveau 2🔍
Exercice 2.18
2.19 — Méthode : Simplifier un quotient (cas 2) (6p)🔍
Méthode 2.19
2.20 — Quotients – cas 2, niveau 1 (6p)🔍
Exercice 2.20
2.21 — Quotients – cas 2, niveau 2 (6p)🔍
Exercice 2.21
2.22 — Quotients – cas 2, niveau 3 (6p)🔍
Exercice 2.22
2.23 — Utiliser plusieurs méthodes (6p)🔍
Exercice 2.23

4Nombres réels. Ensembles de nombres.

Cours

L'ensemble des nombres réels, noté $\mathbb{R}$, contient :

  • tous les nombres rationnels, dont la partie décimale est finie ou infinie périodique, par exemple $42$, $7{,}3$ ou $-\dfrac{19}{3}$ ;
  • tous les nombres irrationnels, dont la partie décimale est infinie non périodique, par exemple $\pi$, $\sqrt{2}$, $\sqrt{3}$.
  • Les entiers naturels ($\mathbb{N}$) : $0, 1, 2, 3, \ldots$ — servent à compter.
  • Les entiers relatifs ($\mathbb{Z}$) : entiers positifs, négatifs et zéro. Ex. $-1$, $527$, $-7\,569$.
  • Les nombres rationnels ($\mathbb{Q}$) : quotients d'entiers relatifs. Ex. $\dfrac{12}{7}$, $-\dfrac{458}{22}$.
  • Les nombres réels ($\mathbb{R}$) : tous les nombres connus en S4, y compris $\sqrt{2}$ et $\pi$.

On peut représenter $\mathbb{R}$ par une droite graduée. Chaque nombre réel correspond à un unique point de la droite.

Les ensembles s'incluent dans l'ordre :

$\mathbb{N} \subset \mathbb{Z} \subset \mathbb{Q} \subset \mathbb{R}$

En clair

Tout entier naturel est un entier relatif, tout entier relatif est un rationnel, tout rationnel est un réel.

Exercices

2.24 — Ensembles de nombres🔍
Exercice 2.24
2.25 — Vrai ou faux🔍
Exercice 2.25
2.26 — Repérage sur la droite réelle (6p)🔍
Exercice 2.26

5Exercices de synthèse et de révision

Synthèse et extensions

2.27 — $\sqrt{2}$ est irrationnel (6p)🔍
Exercice 2.27
2.28 — Les nombres irrationnels (6p)🔍
Exercice 2.28
2.29 — Le format de papier ISO (6p)🔍
Exercice 2.29
2.30 — Problème du Ménon de Platon (6p)🔍
Exercice 2.30
2.31 — Le Nombre d'Or (6p)🔍
Exercice 2.31

Exercices de révision

2.32 — Équations $x^2 = a$🔍
Exercice 2.32
2.33 — Racine carrée et carré🔍
Exercice 2.33
2.34 — Opérations et racines carrées🔍
Exercice 2.34
2.35 — Simplifier des racines carrées🔍
Exercice 2.35
2.36 — Simplifier des quotients🔍
Exercice 2.36
2.37 — Ensembles de nombres🔍
Exercice 2.37
2.38 — Ensembles de nombres (Venn)🔍
Exercice 2.38
2.39 — $\sqrt{10}$ est irrationnel (6p)🔍
Exercice 2.39