RéussirMédecine
Mathématiques
MathématiquesGratuit

Algèbre

~17 min de lecture 7 sections
← Module : Les outils mathématiques

Ce que tu vas travailler

Manipuler les expressions, résoudre un système et raisonner avec des vecteurs.

Prérequis : Calcul numérique, fractions et priorités opératoires.

Lis les explications, refais les exemples sur papier, puis cherche les exercices avant d’ouvrir leur correction. La fiche de synthèse, lorsqu’elle est disponible, sert à réviser après le cours.

Au concours, les maths ne sont presque jamais une fin en soi : elles servent à finir un calcul de physique ou de chimie sans se tromper. L'algèbre, c'est l'outil qui doit être automatique, pour que ta tête reste disponible pour le raisonnement.

Objectif du chapitre : ne plus jamais bloquer sur une factorisation ou une équation du second degré.

Sommaire du cours

1Produits remarquables et factorisation

a²ababb²ab
(a + b)² = a² + 2ab + b² : le grand carré se découpe en un carré a², un carré b² et deux rectangles ab.

Deux directions, une seule mécanique

Développer, c'est passer d'un produit à une somme. Factoriser, c'est faire l'inverse : retrouver le produit caché derrière une somme. Les identités remarquables sont les ponts entre ces deux mondes — savoir les lire dans les deux sens débloque énormément de questions.

Trois identités reviennent en permanence. Il faut pouvoir les écrire de mémoire, sans hésiter :

(a+b)2=a2+2ab+b2\displaystyle (a+b)^2 = a^2 + 2ab + b^2(a−b)2=a2−2ab+b2\displaystyle (a-b)^2 = a^2 - 2ab + b^2(a+b)(a−b)=a2−b2\displaystyle (a+b)(a-b) = a^2 - b^2
Les trois identités à reconnaître instantanément.

Le détail qui fait tout : le double produit 2ab. Un carré de somme n'est jamais la somme des carrés — il reste toujours ce terme du milieu. Vérifie-le en changeant les valeurs ci-dessous :

🔧 À toi de jouer — change a et b, le développement se recalcule :

(2x − 3)² = 4x² − 12x + 9

4x² = carré du premier terme (a²)

12x= double produit (2ab) — celui qu'on oublie

9 = carré du second terme (b²)

Factoriser, c'est reconnaître une structure. Trois réflexes couvrent la grande majorité des cas :

  • Mettre en facteur commun : repérer un terme présent partout. Exemple : 6x² + 9x = 3x(2x + 3).
  • Différence de deux carrés : dès que tu vois « quelque chose au carré − quelque chose au carré ». Exemple : x² − 25 = (x − 5)(x + 5).
  • Carré parfait : un trinôme dont le terme central est le double produit. Exemple : x² − 6x + 9 = (x − 3)², car 6 = 2·1·3 et 9 = 3².

L'ordre des opérations

Parenthèses, puis exposants, puis ×/÷, puis +/−. Et surtout : (a + b)² ≠ a² + b² — le double produit s'oublie tout le temps.

🧩 Développe (3x + 2)².

Facile

🧩 Factorise 4x² − 9.

Intermédiaire

2Puissances et racines

Tout est une histoire d'exposants

Une puissance aⁿ signifie « multiplier a par lui-même n fois ». Toutes les règles en découlent : quand on multiplie deux puissances de même base, on compte simplement combien de fois a apparaît en tout, donc on additionne les exposants ; au quotient, on les soustrait.

RègleFormuleExemple
Produit (même base)aᵐ · aⁿ = aᵐ⁺ⁿ2³ · 2⁵ = 2⁸
Quotientaᵐ / aⁿ = aᵐ⁻ⁿ2⁷ / 2⁴ = 2³
Puissance de puissance(aᵐ)ⁿ = aᵐⁿ(3²)³ = 3⁶
Exposant négatifa⁻ⁿ = 1/aⁿ5⁻² = 1/25
Racine = exposantⁿ√(aᵐ) = a^(m/n)√(a⁶) = a³

Deux cas déstabilisent souvent :

  • Exposant négatif : a⁻ⁿ = 1/aⁿ. Le signe « − » fait passer le terme de l'autre côté de la barre de fraction, il ne rend pas le nombre négatif. Ainsi 2⁻³ = 1/8, surtout pas −8.
  • Racine = exposant fractionnaire : ⁿ√a = a^(1/n). Une racine carrée est une puissance 1/2, une racine cubique une puissance 1/3. Du coup, toutes les règles ci-dessus s'appliquent aussi aux racines.

Le grand classique du concours reste la racine d'un carré :

a2=∣a∣\displaystyle \sqrt{a^2} = |a|

Quand l'appliquer

Dès qu'on simplifie √(a²) sans connaître le signe de a — en particulier dans les questions « pour tout réel x ».

L'erreur à éviter

Écrire √(a²) = a : faux dès que a < 0. Par exemple √((−5)²) = √25 = 5, jamais −5.

Comment le retenir

Une racine carrée rend toujours un résultat ≥ 0. La valeur absolue |a| est là pour garantir ce signe, quel que soit celui de a. Fais glisser a ci-dessous pour le constater :

🔧 Fais varier a (essaie une valeur négative !) :

a = -5
a² = 25→√(a²) = |-5| = 5

⚠️ Le réflexe « √(a²) = a » donnerait -5, un résultat négatif — impossible pour une racine carrée. La bonne réponse est 5.

🧩 Calcule (−64)^(1/3) · 4^(−1/2).

Intermédiaire
Le réflexe concours⏱ 15 s — reconnaître un produit remarquable
  1. 1Deux carrés séparés par un moins → a² − b² = (a − b)(a + b). Le plus rentable des trois.
  2. 2Trois termes dont deux carrés → cherche (a ± b)², et vérifie le double produit 2ab.
  3. 3Avant tout calcul, mets toujours le facteur commun en évidence : ça simplifie souvent tout.

3Logarithmes et exponentielles

Le logarithme « lit » l'exposant

log_b(x) répond à une seule question : « à quel exposant faut-il élever b pour obtenir x ? ». Ainsi log₂(8) = 3, car 2³ = 8. Au concours, on rencontre surtout le logarithme népérien ln (base e ≈ 2,718) et le log décimal log (base 10).

Son super-pouvoir : transformer les produits en sommes, donc faire descendre une inconnue coincée en exposant.

PropriétéFormule
Produitlog(xy) = log x + log y
Quotientlog(x/y) = log x − log y
Puissancelog(xⁿ) = n · log x
Réciproquesln(eˣ) = x et e^(ln x) = x

Pour résoudre une équation dont l'inconnue est en exposant, on applique le logarithme des deux côtés :

  • 2ˣ = 32 ⟹ 2ˣ = 2⁵ ⟹ x = 5.
  • eˣ = 7 ⟹ x = ln 7 ≈ 1,95.

Le piège du log

ln(a + b) ≠ ln a + ln b : le log ne se distribue pas sur une somme. Et ln x n'existe que pour x > 0.

L'exponentielle est la réciproque du logarithme : elle croît de plus en plus vite. Diminue le temps de doublement pour voir la courbe s'emballer :

🔧 Déplace le curseur : diminue le temps de doublement T, la courbe s'emballe.

×21T×42T×83T×164T×1×16

N(t) = N₀ · 2^(t/2.5)

Après 10 unités : ×16

La courbe verte (exponentielle) finit toujours par écraser n'importe quelle droite.

Pour le futur médecin

Les logarithmes structurent plusieurs échelles médicales. Le pH vaut −log[H⁺] : passer de pH 7 à pH 6, c'est multiplier l'acidité par 10. De même, l'intensité sonore en décibels est logarithmique, et la demi-vie d'un médicament relie une décroissance exponentielle à un logarithme.

🧩 Une bactérie double toutes les 20 min. En combien de temps est-elle multipliée par 8 ?

Facile

4Équations du premier et second degré

Une équation, c'est une balance : tout ce qu'on fait d'un côté, on doit le faire de l'autre pour garder l'égalité. Premier degré — de la forme ax + b = 0. On isole x en une étape : ax = −b, puis x = −b/a. Exemple : 3x − 12 = 0 ⟹ 3x = 12 ⟹ x = 4. Second degré — de la forme ax² + bx + c = 0. On calcule d'abord le discriminant Δ = b² − 4ac, qui indique combien il y a de solutions et lesquelles :

Δ>0  ⇒  x=−b±Δ2a\displaystyle \Delta > 0 \;\Rightarrow\; x = \dfrac{-b \pm \sqrt{\Delta}}{2a}Δ=0  ⇒  x=−b2a\displaystyle \Delta = 0 \;\Rightarrow\; x = \dfrac{-b}{2a}Δ<0  ⇒  aucune solution reˊelle\displaystyle \Delta < 0 \;\Rightarrow\; \text{aucune solution réelle}
Le discriminant Δ = b² − 4ac décide du nombre de solutions.

Change a, b, c et observe le discriminant et les racines se recalculer :

🔧 Entre a, b, c : le discriminant et les solutions se calculent en direct.

1x² − 5x + 6 = 0

Δ = -5² − 4·1·6 = 1x₁ = 3 et x₂ = 2

Deux raccourcis qui font gagner du temps : la somme des racines vaut −b/a et leur produit vaut c/a. Pour x² − 5x + 6, on cherche donc deux nombres de somme 5 et de produit 6 : ce sont 2 et 3 — les racines, trouvées sans discriminant.

🧩 Résous x² − 5x + 6 = 0.

Intermédiaire
Le réflexe concours⏱ 20 s — résoudre un second degré
  1. 1Mets l'équation sous la forme ax² + bx + c = 0. Sans ça, rien ne marche.
  2. 2Calcule Δ = b² − 4ac. Δ > 0 → deux solutions · Δ = 0 → une · Δ < 0 → aucune (dans ℝ).
  3. 3Puis x = (−b ± √Δ)/(2a). Vérifie une solution en la réinjectant : ça coûte 5 secondes.

5Systèmes de deux équations

solution
Résoudre un système, c'est trouver le point où les deux droites se croisent : une solution unique.

Comprendre vraiment : c'est une intersection

Un système de deux équations à deux inconnues revient à chercher le point commun à deux droites. Trois cas possibles : elles se croisent (une solution), elles sont parallèles (aucune), ou elles sont confondues (une infinité).

Bouge les droites ci-dessous pour visualiser la solution — et vois-la disparaître quand elles deviennent parallèles :

🔧 Bouge les pentes m et les ordonnées p. Le point vert est la solution.

Solution unique : (2.0 ; 1.0)
y = 1.0x − 1y = −0.5x + 2
m₁1.0
p₁−1.0
m₂−0.5
p₂2.0

Donne la même pente aux deux droites : elles deviennent parallèles et l'intersection disparaît.

Pour la calculer précisément, deux méthodes, à choisir selon la forme du système. Substitution — on isole une inconnue dans une équation, puis on la remplace dans l'autre.

  • Exemple : { y = 2x + 1 ; 3x + y = 11 }. On remplace y : 3x + (2x + 1) = 11 ⟹ 5x = 10 ⟹ x = 2, puis y = 2·2 + 1 = 5. Solution : (2 ; 5).

Combinaison — on additionne ou soustrait les équations pour éliminer une inconnue.

  • Exemple : { 2x + 3y = 8 ; 2x − y = 0 }. On soustrait la 2ᵉ de la 1ʳᵉ : 4y = 8 ⟹ y = 2, puis 2x = y = 2 ⟹ x = 1. Solution : (1 ; 2).

Le bon réflexe

Si une inconnue a déjà un coefficient 1, la substitution est la plus rapide. Sinon, aligne les coefficients d'une même inconnue et combine.

🧩 Résous le système { y = x − 1 ; 2x + y = 5 }.

Facile

Vu au concoursLes logarithmes

Trois règles suffisent au concours : log(ab) = log a + log b · log(a/b) = log a − log b · log(aⁿ) = n·log a. On les retrouve derrière le pH, la décroissance radioactive et les échelles sonores.

6Proportionnalité et pourcentages

Proportionnalité — deux grandeurs sont proportionnelles quand leur rapport reste constant. On résout par produit en croix : a/b = c/d ⟹ ad = bc.

L'idée en une phrase : un pourcentage est un « × », pas un « + »

Un pourcentage est une proportion sur 100. Le réflexe gagnant est de raisonner en coefficient multiplicateur : augmenter de p %, c'est multiplier par (1 + p/100) ; diminuer, par (1 − p/100).

+p %  :  ×(1+p100)\displaystyle +p\,\% \;:\; \times\left(1 + \dfrac{p}{100}\right)−p %  :  ×(1−p100)\displaystyle -p\,\% \;:\; \times\left(1 - \dfrac{p}{100}\right)
Le coefficient multiplicateur, réflexe gagnant des pourcentages.

Quand l'utiliser

Pour enchaîner des hausses et des baisses (soldes, TVA, intérêts, évolutions successives) — on multiplie les coefficients entre eux.

Quand l'éviter

Ne jamais additionner les pourcentages successifs : +20 % puis +20 % ne fait pas +40 %, mais ×1,20 × 1,20 = ×1,44, soit +44 %.

Comment le retenir

Une variation en % est un facteur qui multiplie : les facteurs se multiplient entre eux, ils ne s'additionnent pas. Pour revenir en arrière après ×1,20, on divise par 1,20 (≈ ×0,833), on ne retire pas 20 %.

🧩 Un article à 80 € augmente de 25 %. Quel est son nouveau prix ?

Facile

🧩 Un prix subit +20 % de TVA puis −40 % en soldes. Par quel facteur unique est-il multiplié au final ?

Concours

7Les erreurs fréquentes

Les erreurs qui coûtent des points

Écrire (a + b)² = a² + b²

Pourquoi : on oublie le double produit

(a + b)² = a² + 2ab + b² : le terme 2ab est essentiel.

Simplifier √(a²) en a

: on garde la valeur absolue quand le signe de a est inconnu.

Distribuer le log sur une somme

ln(a + b) ≠ ln a + ln b : le log ne transforme que les PRODUITS en sommes.

Confondre exposant négatif et signe

a⁻ⁿ = 1/aⁿ, ce n'est jamais un nombre négatif.

Additionner des pourcentages successifs

on multiplie les facteurs (1 ± p/100) : −30 % puis −20 % font −44 %, pas −50 %.

Croire qu'un système a toujours une solution

droites parallèles ⇒ aucune ; confondues ⇒ une infinité.

Points clés à retenir

  • Connaître les produits remarquables dans les DEUX sens (développer et factoriser).
  • Puissances : les exposants s'additionnent au produit, se soustraient au quotient ; √(a²) = |a|.
  • Le log transforme produits en sommes et fait descendre un exposant ; défini pour x > 0 seulement.
  • Second degré : Δ = b² − 4ac donne le nombre de solutions ; somme et produit des racines pour aller vite.
  • Un système = intersection de deux droites : 1, 0 (parallèles) ou une infinité (confondues) de solutions.
  • Pourcentages : on MULTIPLIE des facteurs (1 ± p/100), on ne les additionne jamais.

Le chapitre en 8 points

Récap animé— Algèbre en 8 points

01 / 08

Produits remarquables

(a+b)² = a² + 2ab + b². N'oublie jamais le double produit 2ab.

Passe à l’entraînement sur ce chapitre

Retrouve les séries disponibles dans l’espace d’entraînement.

S’entraîner

Avant de passer à la suite

Peux-tu expliquer les notions sans relire le cours et refaire les exercices sans regarder la solution ? Marque ce cours terminé quand tu es prêt. Ce suivi personnel ne mesure pas ta maîtrise à l’examen.

Progression enregistrée sur cet appareil, sans synchronisation avec ton compte. Le navigateur doit autoriser le stockage local.

Chapitre suivant

Polynômes et systèmes à trois inconnues