M. Betscher / Mathématiques

Partie 4 sur 6

Factoriser

4 · FACTORISER

Factoriser

DÉFINITION · FACTORISER

Factoriser une expression, c’est la réécrire sous la forme d’un produit égal à l’expression initiale. Une écriture est factorisée lorsque son opération principale est une multiplication. On utilise alors la distributivité ou une identité remarquable dans le sens opposé au développement. Une factorisation n’est généralement pas unique.

En clair : factoriser, c’est faire le chemin inverse du développement et revenir à un produit ; l’expression garde exactement la même valeur, seule son écriture change.

4.1 · LE FACTEUR COMMUN

Premier outil : le facteur commun

PROPRIÉTÉ · MISE EN FACTEUR

Pour tous nombres réels

  et  

On dit qu’on a mis en facteur. Le facteur commun peut être un nombre, une lettre ou une expression entière entre parenthèses.

On lit de gauche à droite : plus égale facteur de plus En clair : ce qui est commun aux deux termes sort devant la parenthèse ; ce qui reste de chaque terme s’écrit dedans.

Figure 14.

Une aire, deux lectures : développer ou factoriser

Deux rectangles qui ont un côté commun leurs autres côtés mesurent et leurs aires sont et « Un produit » les accole le long de leur côté commun : un seul rectangle, de côtés et « Une somme » le coupe à nouveau en deux. Aller de la somme au produit, c’est factoriser ; du produit à la somme, c’est développer.
Pourquoi la mise en facteur ne change-t-elle pas la valeur ?

Outil de démonstration : la distributivité simple, lue de droite à gauche.

La distributivité donne pour tous nombres et Une égalité se lit dans les deux sens : Factoriser, c’est donc appliquer la propriété qui sert à développer, de droite à gauche ; c’est pour cela qu’on contrôle une factorisation en redéveloppant. Par exemple, et en redéveloppant

REMARQUE · FACTORISATION EXACTE OU FACTORISATION COMPLÈTE ?

et sont deux factorisations exactes. La seconde extrait le plus grand facteur entier commun aux coefficients (leur PGCD, défini au chapitre 00) et toute la puissance commune de elle est plus complète. Sauf consigne contraire, on cherche cette forme, puis on contrôle en redéveloppant.

Pour s’entraîner, en fin de partie : modèle F1, « Factoriser par un facteur commun (nombre, lettre) ».

Pourquoi peut-on mettre une parenthèse en facteur ?

Outil de démonstration : une parenthèse vue comme un seul nombre, comme le bloc de la section 2.2.

Une parenthèse comme désigne un nombre, quelle que soit la valeur de La propriété s’applique donc avec

On lit « crochet, plus crochet ». En clair : le crochet joue le rôle d’une parenthèse qui en contient d’autres. Un carré contient aussi le facteur commun, car

Pour s’entraîner, en fin de partie : modèle F2, « Factoriser quand le facteur commun est une parenthèse » ; exercice « À toi de compléter : .

4.2 · RECONNAÎTRE UNE IDENTITÉ

Deuxième outil : reconnaître une identité

DÉFINITION · CARRÉ PARFAIT, DIFFÉRENCE DE DEUX CARRÉS

Une expression est un carré parfait lorsqu’elle est égale au carré d’une autre expression : Un entier est un carré parfait lorsqu’il est le carré d’un entier, comme Une différence de deux carrés est une expression de la forme comme Carrés à connaître : et

On lit au carré moins au carré ». En clair : une différence de deux carrés a deux termes, deux carrés séparés par un signe le carré d’une somme ou d’une différence, développé, a trois termes, deux carrés aux extrémités et, au milieu, le double produit.

Pourquoi une identité permet-elle de factoriser, et pourquoi redévelopper ?

Outil de démonstration : une égalité se lit dans les deux sens.

Les trois identités de la section 3.2 sont vraies pour tous les nombres ; lues de droite à gauche, elles transforment une somme en produit :

Pour s’en servir, il faut reconnaître et d’où l’étape qui « photographie » la structure (nombre de termes, carrés, double produit). Si le terme central ne vaut pas exactement l’expression n’est pas un carré parfait. Le contrôle se fait en redéveloppant : cette égalité littérale établit que la factorisation redonne l’expression de départ pour toute valeur de la lettre. Une substitution numérique peut détecter une erreur, mais l’accord pour une seule valeur ne prouve pas une identité. ■

Pour s’entraîner, en fin de partie : modèle F3, « Factoriser avec une identité remarquable » ; exercice « À toi de compléter : factoriser  ; modèle F3, « Suite : un bloc au carré, un nombre manquant ».

ATTENTION · QUAND AUCUNE IDENTITÉ NE S’APPLIQUE

Peut-on factoriser La structure est bien « carré moins quelque chose »… mais n’est le carré d’aucun nombre disponible dans ce chapitre : et On ne peut donc pas encore nommer le blocage est provisoire. Au chapitre 02, le nombre positif dont le carré vaut sera défini et noté que l’on lit « racine carrée de En clair : et est compris entre et On pourra alors écrire

En revanche, (avec un n’est pas une différence de deux carrés, ni un carré parfait, qui aurait trois termes : aucune des trois identités ne transforme une somme de deux carrés en produit, et ce blocage n’est pas provisoire dans le cadre du chapitre. Un verdict mathématique précise toujours les outils et le cadre dans lesquels il est formulé.

4 · TROIS FORMES

Une expression, trois formes, trois informations

On considère

  1. Forme de départ. Elle montre une différence entre un carré et Pour le bloc vaut donc sans développement.
  2. Forme développée : Elle rassemble l’expression en trois termes ordonnés.
  3. Forme factorisée.
    Elle montre immédiatement que pour un facteur est alors nul. Les équations produits seront traitées au chapitre 02 ; ici, on observe seulement l’information rendue visible.
  4. Contrôle croisé pour
Figure 15.

Une expression, trois formes

Les trois écritures de calculées pour la valeur de choisie : elles donnent toujours la même valeur. Une forme est mise en avant quand elle donne presque sans calcul. À droite (en dessous sur téléphone), les valeurs de pour de à le point orange est celui de la valeur choisie.

Une forme n’est pas « meilleure » dans l’absolu : la bonne écriture est celle qui montre l’information recherchée avec le moins d’opérations.

Pour s’entraîner, en fin de partie : modèle V1, « Suite : choisir la forme ».

POUR S’ENTRAÎNER

Méthodes et exercices

Les modèles de rédaction, les exercices d’application et les questions flash de cette partie, dans l’ordre du cours.

4.1 · Premier outil : le facteur commun

MODÈLE F1

Factoriser par un facteur commun (nombre, lettre)

Les étapes
  1. Chercher le facteur commun à tous les termes : le plus grand diviseur commun des coefficients, et chaque lettre présente dans tous les termes, avec son plus petit exposant.
  2. Écrire chaque terme comme un produit qui fait apparaître ce facteur, et souligner le facteur commun.
  3. Écrire le facteur commun devant une parenthèse et, dans la parenthèse, ce qui reste de chaque terme, avec son signe : et
  4. Contrôler en redéveloppant le produit obtenu.

Quand l’énoncé impose le facteur commun, la phrase ① le cite : « L’énoncé impose le facteur commun divise et

À résoudre

Factoriser : a) b) c) d)

Lire la rédaction complète
Sur la copie

a) ① Le facteur commun est est le plus grand diviseur commun de et de et est présent dans les deux termes, avec le plus petit exposant

② je fais apparaître le facteur commun

③ je mets en facteur

④ Contrôle : ✓

b) ① Le facteur commun est est le plus grand diviseur commun de et de et n’est pas présent dans le terme

② je fais apparaître le facteur commun

③ je mets en facteur

④ Contrôle : ✓

c) ① Le facteur commun est et n’ont pas d’autre diviseur commun que et est présent dans les deux termes, avec le plus petit exposant

② je fais apparaître le facteur commun

③ je mets en facteur

④ Contrôle : ✓

d) ① Le facteur commun est est le plus grand diviseur commun de et de et aucune lettre n’est présente dans les deux termes.

② je fais apparaître le facteur commun

③ je mets en facteur

④ Contrôle : ✓

Au TD : exercice 3.1

MODÈLE F2

Factoriser quand le facteur commun est une parenthèse

Les étapes
  1. Repérer la parenthèse commune aux deux termes ; un carré se lit et contient le facteur
  2. Écrire la parenthèse commune devant un crochet et, dans le crochet, ce qui reste de chaque terme, entre parenthèses, avec le signe qui le précède.
  3. Réduire l’intérieur du crochet : un signe devant une parenthèse change le signe de chacun de ses termes ; si un nombre est commun à tous les termes obtenus, le mettre en facteur.
  4. Contrôler avec l’expression de départ et la forme factorisée doivent avoir la même valeur.
À résoudre

Factoriser, puis réduire : a) b) c)

Lire la rédaction complète
Sur la copie

a) ① La parenthèse commune aux deux termes est

② je mets en facteur

③ le signe change le signe de chaque terme de la parenthèse

③ je réduis l’intérieur du crochet

③ je mets en facteur

④ Contrôle et ✓

b) ① La parenthèse commune aux deux termes est car

② je mets en facteur

③ je supprime les parenthèses du crochet

③ je réduis l’intérieur du crochet

④ Contrôle et ✓

c) ① La parenthèse commune aux deux termes est car

② je mets en facteur

③ je réduis l’intérieur du crochet

④ Contrôle et ✓

Au TD : exercice 3.2

À TOI

À toi de compléter :

La parenthèse commune aux deux termes est . On écrit :

L’étape critique : le signe s’applique à toute la seconde parenthèse.

Voir les réponses

Réponses : contrôle pour et

4.2 · Deuxième outil : reconnaître une identité

MODÈLE F3

Factoriser avec une identité remarquable

À résoudre

Factoriser : a) b) c)

La copie et la figure suivent la question choisie :

Les étapes

Quand l’ordre est inversé, est le premier terme écrit : dans et donc

Ici, chaque étape écrit sa phrase : en a) et en b), l’étape ④ est sans objet, et la copie le dit (« il n’y a rien à mettre en facteur ») au lieu de la sauter. Une étape sans objet peut aussi se sauter, comme dans la suite du modèle F3.

Sur la copie
  1. ① a) Deux termes séparés par un signe et ce sont des carrés : c’est une différence de deux carrés.b) Trois termes, et les deux extrêmes sont des carrés : c’est peut-être un carré parfait.c) Deux termes séparés par un signe et ce sont des carrés : c’est une différence de deux carrés.
  2. ② a) et donc et . .b) et donc et  ; le double produit vaut c’est bien le terme central, précédé du signe . .c) et donc et . .
  3. ③ a) , car b) , car c) , car
  4. ④ a) Chaque facteur est déjà réduit, et et n’ont pas d’autre diviseur commun que  : il n’y a rien à mettre en facteur.b) Le facteur est déjà réduit, et et n’ont pas d’autre diviseur commun que  : il n’y a rien à mettre en facteur.c) Je mets en facteur dans chaque facteur : .
  5. ⑤ a) Contrôle : . ✓b) Contrôle : . ✓c) Contrôle : . ✓
À TOI

À toi de compléter : factoriser

Deux termes séparés par un signe et ce sont des carrés : et Donc :

Contrôle en redéveloppant :

Voir les réponses

Réponses : et contrôle :

MODÈLE F3

Suite : un bloc au carré, un nombre manquant

Les étapes

    Les étapes du modèle F3.

    Quand ou est un bloc entre parenthèses, on le garde entier, entre crochets ; le contrôle développe les deux écritures jusqu’à la même forme réduite.

    Quand l’énoncé dit déjà que l’expression est un carré parfait et demande un nombre manquant, on suit les étapes ②, ③ et ⑤.

    À résoudre

    a) Factoriser b) Trouver le nombre manquant pour que soit un carré parfait.

    Lire la rédaction complète
    Sur la copie

    a) ① Deux termes séparés par un signe et ce sont des carrés : c’est une différence de deux carrés. ② est le carré du bloc et donc et

    ②

    ③

    ④ je réduis chaque facteur

    ④ je mets en facteur dans chaque facteur

    ⑤ Contrôle : et ✓

    b) ② et donc et le double produit vaut ③ Le nombre manquant est et avec

    ⑤ Contrôle : ✓

    Au TD : exercices 2.3, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6 c), 6.1 b), 6.6 b) et 9.1 b) (modèle F3) ; exercice 3.6 (modèles D1, T3 et F3) ; perfectionnement facultatif : exercice 3.7 (groupement de termes, méthode donnée dans l’énoncé)

    Questions flash (sans aide)

    Cherche sans aide, puis ouvre la réponse pour te corriger.

    01Factoriser

    Voir la réponse

    02Factoriser

    Voir la réponse

    03Factoriser

    Voir la réponse

    04Factoriser

    Voir la réponse

    05Peut-on factoriser avec une identité remarquable ?

    Voir la réponse

    non : est une somme de deux carrés ; ce n’est ni une différence de deux carrés ni un carré parfait, qui aurait trois termes.

    4 · Une expression, trois formes, trois informations

    MODÈLE V1

    Suite : choisir la forme

    Les étapes

      Les étapes du modèle V1 (partie 1). Quand l’expression est donnée sous plusieurs formes, une phrase choisit la forme avant l’étape ①, et dit pourquoi.

      À résoudre

      On sait que Calculer pour en choisissant la forme la plus rapide.

      Lire la rédaction complète
      Sur la copie

      Je choisis la forme factorisée, car pour le facteur vaut le produit est nul sans autre calcul. ① ② Pour

      ②

      ③

      ④ Pour

      Au TD : exercices 6.3 c) et 6.6 c) et d)

      Au TD, les exercices cités dans cette partie, avec leur corrigé : 2.3, 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6, 3.7, 6.1, 6.3, 6.6, 9.1.