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Calcul littéral — Formulaire : démontrer et réfuter

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Calcul littéral — Formulaire : démontrer et réfuter

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Troisième · Mathématiques · Formulaire de référence · 2026–2027

Calcul littéral — Démontrer et réfuter

Formes algébriques, entiers, divisibilité, preuves générales et contre-exemples.

Formulaire de référence. Les ensembles de nombres et les conditions d’application sont rappelés dans chaque rubrique.

1. Représenter des entiers

Ici \(m,n,p\in\mathbb{Z}\), entiers relatifs.

Entiers voisins : \(n-1\), \(n\), \(n+1\).

Trois consécutifs : \(n\), \(n+1\), \(n+2\).

\[\text{pair}=2n,\qquad \text{impair}=2n+1\]

Pairs successifs : \(2n\) et \(2n+2\).

Impairs successifs : \(2n+1\) et \(2n+3\).

Deux impairs quelconques : \(2n+1\) et \(2p+1\).

Multiple de \(d\) : \(M=dn\), où \(d\in\mathbb{Z}\) et \(d\ne0\).

2. Écritures décimales

Si \(a,b,c\) sont des chiffres :

\[\overline{ab}=10a+b\]

\[\overline{abc}=100a+10b+c\]

\[\overline{abba}=1001a+110b\]

Le premier chiffre \(a\) est entre 1 et 9 ; les autres sont entre 0 et 9.

3. Parité : formes à reconnaître

Toutes les lignes ci-dessous valent pour \(n,p\in\mathbb{Z}\).

\[n+(n+1)=2n+1\]

\[2n+2p=2(n+p)\]

\[(2n+1)+(2p+1)=2(n+p+1)\]

\[2n+(2p+1)=2(n+p)+1\]

\[(2n)^2=4n^2\]

\[(2n+1)^2=4n(n+1)+1\]

\[(2n+1)(2p+1)=2(2np+n+p)+1\]

Lire la forme finale : \(2q\) est pair, \(2q+1\) est impair, dès que \(q\) est entier.

4. Modèles et changements d’échelle

Carré : \(A(s)=s^2\), \(A(ks)=k^2s^2\), pour \(s,k\geq0\) (longueurs).

\[v=\frac{d}{t},\qquad d=vt\ (t>0),\qquad t=\frac{d}{v}\ (v>0)\]

\(d\geq0\) distance ; \(t\) durée ; \(v\) vitesse.

Cône : \(V=\frac{\pi r^2h}{3}\) (\(r,h\geq0\)).

5. Développer, réduire et factoriser

Pour tous réels \(a,b,c,d,k\).

\[k(a+b)=ka+kb\]

\[k(a-b)=ka-kb\]

\[(a+b)(c+d)=ac+ad+bc+bd\]

\[(a-b)(c-d)=ac-ad-bc+bd\]

\[(a+b)(c-d)=ac-ad+bc-bd\]

\[(a-b)(c+d)=ac+ad-bc-bd\]

\[-(a+b)=-a-b\]

\[-(a-b)=-a+b\]

Ces égalités se lisent aussi dans l’autre sens quand on factorise.

6. Identités remarquables

Pour tous réels \(a,b\).

\[\boxed{(a+b)^2=a^2+2ab+b^2}\]

\[\boxed{(a-b)^2=a^2-2ab+b^2}\]

\[\boxed{(a-b)(a+b)=a^2-b^2}\]

Formes inverses :

\[a^2+2ab+b^2=(a+b)^2\]

\[a^2-2ab+b^2=(a-b)^2\]

\[a^2-b^2=(a-b)(a+b)\]

7. Variantes utiles pour les preuves

Avec \(a,b,h,t,k\in\mathbb{R}\) ; avec \(n\in\mathbb{Z}\) pour les deux dernières.

\[(a+h)^2-a^2=2ah+h^2\]

\[(a+t)(b+t)=ab+t(a+b)+t^2\]

\[(ka)^2=k^2a^2\]

\[(a+b)^2-(a-b)^2=4ab\]

\[(a+b)^2+(a-b)^2=2(a^2+b^2)\]

\[(n+1)^2-n^2=2n+1\]

\[n^2+(n+1)^2=2n(n+1)+1\]

\[(2n+3)^2-(2n+1)^2=8(n+1)\]

Exemple de modèle fourni dans un énoncé : \(R=KSv^2\) (\(K,S\) constantes ; \(v\geq0\)).

8. Montrer une divisibilité

Ici \(d,m,n,r\in\mathbb{Z}\) et \(d\ne0\).

\[dm+dn=d(m+n)\]

\[dm-dn=d(m-n)\]

\[r(dm)=d(rm)\]

\[n+(n+1)+(n+2)=3(n+1)\]

\[n+(n+1)+(n+2)+(n+3)=2(2n+3)\]

Un nombre est divisible par \(d\) si l’on peut l’écrire \(dq\), avec \(q\) entier.

Critère par 4 : \(\overline{abc}=100a+(10b+c)\) et \(100a=4(25a)\). Ainsi, \(\overline{abc}\) est divisible par 4 si et seulement si \(10b+c\) l’est.

Pas pour 8 : 32 est multiple de 8, mais 132 ne l’est pas.

9. Égalité, preuve et réfutation

\(E\) et \(F\) sont définies sur le même ensemble \(D\).

Identité sur \(D\) :

\[E(x)=F(x)\ \Longleftrightarrow\ E(x)-F(x)=0\]

Ces deux relations valent pour chaque \(x\in D\).

Réfutation : trouver un seul \(t\in D\) tel que

\[E(t)\ne F(t)\]

Un exemple favorable ne prouve pas une identité.

10. Programmes de calcul

On part d’un nombre réel \(x\).

Ajouter \(b\), puis multiplier par \(k\) : \(k(x+b)\).

Multiplier par \(k\), puis ajouter \(b\) : \(kx+b\).

Retirer \(b\), puis élever au carré :

\[(x-b)^2=x^2-2bx+b^2\]

11. Faux en général : un seul témoin

Fausse identité : \((a+b)^2=a^2+b^2\).

Contre-exemple : \(a=b=1\), car \(4\ne2\).

Autre piège : \(\sqrt{a+b}=\sqrt a+\sqrt b\).

Pour \(a,b\geq0\), prendre \(a=b=1\) : \(\sqrt2\ne2\).