Questions d'algèbre pour la 10e année (Seconde)

26 problèmes pratiques avec réponses et solutions en vidéo

Les questions d'algèbre suivantes sont destinées aux élèves de 10e année. Elles couvrent la simplification d'expressions, la factorisation, la résolution d'équations linéaires et du second degré, ainsi que le travail avec les fonctions. Utilisez les cases interactives ci-dessous pour révéler les solutions détaillées étape par étape.

Questions 1 à 10

Question 1 : Quels nombres réels sont égaux à leurs cubes ?

Posez l'équation \( x^3 = x \).

Soustrayez \( x \) des deux côtés : \( x^3 - x = 0 \).

Mettez \( x \) en facteur : \( x(x^2 - 1) = 0 \).

Factorisez la différence de carrés : \( x(x - 1)(x + 1) = 0 \).

Réponse : 0, 1, -1

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Question 2 : Écrivez \( 4 \times 10^{-2} \) sous forme décimale.

L'exposant \(-2\) indique qu'il faut déplacer la virgule de 2 positions vers la gauche.

Réponse : 0.04

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Question 3 : Écrivez \( 0.12 \times 10^{-3} \) sous forme décimale.

L'exposant \(-3\) indique qu'il faut déplacer la virgule de 3 positions vers la gauche à partir de sa position actuelle dans 0.12.

Réponse : 0.00012

Question 4 : Écrivez \( 2 \log_3 x + \log_3 5 \) sous la forme d'une seule expression logarithmique.

Utilisez la règle de la puissance pour les logarithmes \( a \log_b(c) = \log_b(c^a) \) :
\( 2 \log_3 x = \log_3(x^2) \)

Utilisez la règle du produit pour les logarithmes \( \log_b(m) + \log_b(n) = \log_b(m \cdot n) \) :
\( \log_3(x^2) + \log_3 5 = \log_3(5x^2) \)

Réponse : \( \log_3(5x^2) \)

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Question 5 : Factorisez l'expression algébrique \( 6x^2 - 21xy + 8xz - 28yz \).

Factorisez par regroupement. Regroupez les deux premiers termes et les deux derniers termes :
\( (6x^2 - 21xy) + (8xz - 28yz) \)

Mettez en évidence le plus grand facteur commun pour chaque groupe :
\( 3x(2x - 7y) + 4z(2x - 7y) \)

Mettez en facteur le binôme commun \( (2x - 7y) \) :

Réponse : \( (2x - 7y)(3x + 4z) \)

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Question 6 : Factorisez l'expression algébrique \( (x - 1)^2 - (y - 2)^2 \).

Utilisez la formule de la différence de deux carrés \( A^2 - B^2 = (A - B)(A + B) \) où \( A = (x - 1) \) et \( B = (y - 2) \) :

\( [ (x - 1) - (y - 2) ] [ (x - 1) + (y - 2) ] \)

Simplifiez à l'intérieur des crochets :
\( (x - 1 - y + 2)(x - 1 + y - 2) \)

Réponse : \( (x - y + 1)(x + y - 3) \)

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Question 7 : Factorisez l'expression algébrique \( x^2 - z^4 \).

Réécrivez \( z^4 \) comme \( (z^2)^2 \) pour faire apparaître la différence de deux carrés :

\( x^2 - (z^2)^2 \)

Appliquez la formule de la différence de carrés :

Réponse : \( (x - z^2)(x + z^2) \)

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Question 8 : Évaluez l'expression algébrique \( |-2 x - y + 3| \) pour \( x = 3 \) et \( y = 5 \).

Remplacez les valeurs données dans l'expression de la valeur absolue :

\( |-2(3) - 5 + 3| \)
\( = |-6 - 5 + 3| \)
\( = |-11 + 3| \)
\( = |-8| \)

Réponse : 8

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Question 9 : Simplifiez l'expression algébrique \( -2(x - 3) + 4(-2 x + 8) \).

Distribuez les termes à travers les parenthèses :

\( -2x + 6 - 8x + 32 \)

Regroupez les termes semblables :

Réponse : \( -10x + 38 \)

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Question 10 : Développez et simplifiez \( (x + 3)(x - 3) - (-x - 9) \).

Développez la différence de carrés \( (x + 3)(x - 3) \) :

\( x^2 - 9 \)

Distribuez le signe négatif dans le second terme :

\( x^2 - 9 + x + 9 \)

Regroupez les termes semblables (le 9 et le -9 s'annulent) :

Réponse : \( x^2 + x \)

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Questions 11 à 20

Question 11 : Quelle propriété est utilisée pour écrire \( a(x + y) = a x + a y \) ?

Cette propriété algébrique montre que la multiplication est distributive par rapport à l'addition.

Réponse : Propriété de distributivité (La distributivité)

Question 12 : Simplifiez \( \frac{8x^3}{2x^{-3}} \).

Divisez les coefficients : \( 8 / 2 = 4 \).

Utilisez la règle du quotient pour les exposants \( \frac{x^a}{x^b} = x^{a - b} \) :
\( x^{3 - (-3)} = x^{3 + 3} = x^6 \)

Réponse : \( 4x^6 \)

Question 13 : Simplifiez \( (-a^2b^3)^2(c^2)^0 \).

Tout d'abord, rappelez-vous que toute base non nulle élevée à la puissance 0 est égale à 1. Donc, \( (c^2)^0 = 1 \).

Élevez le premier terme au carré en multipliant les exposants :
\( (-1)^2 \cdot (a^2)^2 \cdot (b^3)^2 = 1 \cdot a^4 \cdot b^6 \)

Réponse : \( a^4b^6 \)

Question 14 : Pour quelle valeur de \( k \) le point \( (-2, k) \) se trouve-t-il sur la droite \( -3 x + 3 y = 4 \) ?

Remplacez \( x = -2 \) et \( y = k \) dans l'équation :

\( -3(-2) + 3(k) = 4 \)
\( 6 + 3k = 4 \)

Soustrayez 6 des deux côtés :
\( 3k = -2 \)

Divisez par 3 :

Réponse : \( k = -2/3 \)

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Question 15 : Pour quelle valeur de \( a \) le système n'aura-t-il aucune solution ? \( \{2x+6y=-2; -3x+ay=4\} \)

Un système d'équations linéaires n'a pas de solution si les droites sont parallèles, c'est-à-dire si leurs pentes sont égales mais que leurs ordonnées à l'origine sont différentes.

Trouvez la pente de la première droite : \( 6y = -2x - 2 \Rightarrow y = -1/3x - 1/3 \) (La pente est \(-1/3\)).

Trouvez la pente de la deuxième droite : \( ay = 3x + 4 \Rightarrow y = (3/a)x + 4/a \) (La pente est \(3/a\)).

Égalez les pentes l'une à l'autre :
\( -1/3 = 3/a \)
Effectuez un produit en croix pour trouver \(a\) : \( -a = 9 \Rightarrow a = -9 \).

Réponse : \( a = -9 \)

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Question 16 : Trouvez l'équation correspondant aux paires \( (x,y) \) suivantes : (0,-4), (4,-20), (-4,12), (8,-36).

Tout d'abord, trouvez la pente (\(m\)) en utilisant les points (0, -4) et (4, -20) :
\( m = \frac{-20 - (-4)}{4 - 0} = \frac{-16}{4} = -4 \).

L'ordonnée à l'origine (\(b\)) est donnée lorsque \(x = 0\), ce qui est -4.

En utilisant \( y = mx + b \) :

Réponse : C) \( y = -4x - 4 \)

Question 17 : Quelle formule représente le mieux l'aire du rectangle illustré ?

Le diagramme montre un rectangle avec une longueur de \( (x + 1) \) et une largeur de \( (x - 1) \). Il suffit de les multiplier ensemble pour trouver l'aire :

\( \text{Aire} = (x + 1)(x - 1) \)

En développant, on obtient la différence de deux carrés :

Réponse : \( \text{aire} = x^2 - 1 \)

diagramme d'algèbre rectangle
Question 18 : Quelle droite contient les points \( (1, -1) \) et \( (3, 5) \) ?

Trouvez la pente (\(m\)) :
\( m = \frac{5 - (-1)}{3 - 1} = \frac{6}{2} = 3 \).

Utilisez la forme point-pente avec (1, -1) :
\( y - y_1 = m(x - x_1) \)
\( y - (-1) = 3(x - 1) \)
\( y + 1 = 3x - 3 \)
\( y = 3x - 4 \)

Multipliez l'équation entière par 2 pour correspondre aux formats à choix multiples standard souvent présentés :

Réponse : \( 2y = 6x - 8 \)

Question 19 : Résolvez l'équation \( 2|3x - 2| - 3 = 7 \).

Isolez l'expression de la valeur absolue :
\( 2|3x - 2| = 10 \)
\( |3x - 2| = 5 \)

Établissez les deux équations possibles :
Cas 1 : \( 3x - 2 = 5 \Rightarrow 3x = 7 \Rightarrow x = 7/3 \)
Cas 2 : \( 3x - 2 = -5 \Rightarrow 3x = -3 \Rightarrow x = -1 \)

Réponse : Ensemble des solutions : \( \{ 7/3, -1 \} \)

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Question 20 : Résolvez l'équation \( (1/2) x^2 + mx - 2 = 0 \) pour \( x \).

Utilisez la formule quadratique \( x = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a} \) où \( a = 1/2 \), \( b = m \), et \( c = -2 \) :

\( x = \frac{-m \pm \sqrt{m^2 - 4(1/2)(-2)}}{2(1/2)} \)

\( x = \frac{-m \pm \sqrt{m^2 + 4}}{1} \)

Réponse : \( \{ -m \pm \sqrt{m^2 + 4} \} \)

Questions 21 à 26

Question 21 : Trouvez \( k \) pour que \( -x^2 + 2 k x - 4 = 0 \) ait une solution réelle unique.

Une équation du second degré possède une solution réelle unique lorsque son discriminant \( D = b^2 - 4ac \) est exactement égal à 0.

\( D = (2k)^2 - 4(-1)(-4) = 0 \)
\( 4k^2 - 16 = 0 \)
\( 4k^2 = 16 \)
\( k^2 = 4 \)

Réponse : \( k = 2, k = -2 \)

Question 22 : Trouvez \( b \) pour que \( x^2 - 4x + 4 b = 0 \) ait deux solutions réelles.

Une équation du second degré possède deux solutions réelles lorsque son discriminant est tel que \( D > 0 \).

\( D = (-4)^2 - 4(1)(4b) > 0 \)
\( 16 - 16b > 0 \)
\( 16 > 16b \)
\( 1 > b \)

Réponse : Toutes les valeurs de \( b < 1 \)

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Question 23 : Trouvez les valeurs de \( f(x) = -x^2 + 7 \) pour \( x \in \{1, 5, 7, 12\} \).

Remplacez chaque valeur du domaine dans la fonction pour trouver l'image :

\( f(1) = -(1)^2 + 7 = -1 + 7 = 6 \)
\( f(5) = -(5)^2 + 7 = -25 + 7 = -18 \)
\( f(7) = -(7)^2 + 7 = -49 + 7 = -42 \)
\( f(12) = -(12)^2 + 7 = -144 + 7 = -137 \)

Réponse : \( \{6, -18, -42, -137\} \)

Question 24 : Trouvez les dimensions d'un rectangle avec un périmètre de 160 cm et où la Longueur = 3 × Largeur.

La formule du périmètre d'un rectangle est \( P = 2L + 2l \).

Remplacez \( L = 3l \) et \( P = 160 \) dans la formule :
\( 160 = 2(3l) + 2l \)
\( 160 = 6l + 2l \)
\( 160 = 8l \)
\( l = 20 \)

Si la largeur (\(l\)) est de 20, la longueur (\(L\)) est de \( 3 \times 20 = 60 \).

Réponse : Largeur = 20 cm, Longueur = 60 cm

Question 25 : Simplifiez : \( |- x| + |3 x| - |- 2 x| + 3|x| \).

Utilisez la propriété des valeurs absolues \( |-a| = |a| \) :

\( |-x| = |x| \)
\( |3x| = 3|x| \)
\( |-2x| = 2|x| \)

Remplacez cela dans l'expression :
\( |x| + 3|x| - 2|x| + 3|x| \)

Regroupez les termes semblables : \( (1 + 3 - 2 + 3)|x| = 5|x| \).

Réponse : \( 5|x| \)

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Question 26 : Si \( (x^2 - y^2) = 10 \) et \( (x + y) = 2 \), trouvez \( x \) et \( y \).

Factorisez la différence de carrés : \( (x - y)(x + y) = 10 \).

Remplacez \( (x + y) = 2 \) dans l'équation :
\( (x - y)(2) = 10 \)
\( x - y = 5 \)

Vous avez maintenant un système linéaire simple :
1) \( x + y = 2 \)
2) \( x - y = 5 \)

Additionnez les deux équations pour éliminer \( y \) :
\( 2x = 7 \Rightarrow x = 3.5 \).

Remplacez \( x = 3.5 \) dans la première équation : \( 3.5 + y = 2 \Rightarrow y = -1.5 \).

Réponse : \( x = 3.5, y = -1.5 \)

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Ressources liées à l'algèbre