Fiche de révision : Introduction aux Nombres et Fonctions Essentielles

📋 Plan du Cours

1. Nombres premiers et décomposition
2. Puissances et écriture scientifique
3. Calcul littéral et identités remarquables
4. Statistiques et étendue d’une série
5. Probabilités d’un événement
6. Fonctions linéaires et affines
7. Théorèmes de Pythagore et de Thalès
8. Volumes et agrandissement des grandeurs

📖 1. Nombres premiers et décomposition

🔑 Notions clés & Définitions

• Nombre premier : Un nombre premier est un entier divisible uniquement par 1 et par lui-même.
• Décomposition en facteurs premiers : La décomposition en facteurs premiers consiste à écrire un entier comme un produit de nombres premiers.
• Nombres premiers entre eux : Des nombres premiers entre eux sont deux entiers dont le seul diviseur commun est 1.
• Fraction irréductible : Une fraction est irréductible quand son numérateur et son dénominateur sont premiers entre eux.

📝 Points essentiels

• Un nombre premier n’a que deux diviseurs : 1 et lui-même.
• Exemple de décomposition : 60 = 2² × 3 × 5.
• Pour décomposer, on cherche des facteurs premiers dont le produit redonne le nombre initial.
• Deux nombres sont premiers entre eux si leur PGCD vaut 1.
• Une fraction irréductible ne peut pas être simplifiée car numérateur et dénominateur sont premiers entre eux.

💡 Astuce mémo

Premier = seulement 1 et lui-même (2 diviseurs).

📖 2. Puissances et écriture scientifique

🔑 Notions clés & Définitions

• Puissance : Une puissance $a^n$ représente le produit de $n$ facteurs égaux à $a$.
• Règle produit de puissances : La règle du produit de puissances relie $a^n$ et $a^m$ à une puissance de même base.
• Règle quotient de puissances : La règle du quotient de puissances relie $a^n$ et $a^m$ à une puissance de même base.
• Écriture scientifique : L’écriture scientifique est une forme $a\times 10^n$ avec $1\le a<10$.

📝 Points essentiels

• Pour $a\ne 0$, $a^n\times a^m=a^{n+m}$.
• Pour $a\ne 0$, $\dfrac{a^n}{a^m}=a^{n-m}$.
• Pour $a\ne 0$, $(a^n)^m=a^{n\times m}$.
• L’écriture scientifique impose $1\le a<10$ et une puissance de 10 pour l’échelle.
• L’écriture scientifique s’écrit toujours sous la forme $a\times 10^n$.

💡 Astuce mémo

Produit : on additionne les exposants ; Quotient : on les soustrait ; Puissance de puissance : on les multiplie.

📖 3. Calcul littéral et identités remarquables

🔑 Notions clés & Définitions

• Distributivité simple : La distributivité simple transforme un produit d’un nombre par une somme en somme de produits.
• Double distributivité : La double distributivité étend le produit de deux sommes en une somme de quatre termes.
• Identité remarquable : Une identité remarquable est une égalité algébrique mémorisable qui permet de développer ou factoriser.
• Équation-produit nul : Une équation-produit nul est une équation où un produit vaut 0, ce qui force au moins un facteur à être nul.

📝 Points essentiels

• Distributivité simple : $k(a+b)=ka+kb$.
• Double distributivité : $(a+b)(c+d)=ac+ad+bc+bd$.
• Identité : $(a-b)(a+b)=a^2-b^2$.
• Identité : $(a+b)^2=a^2+2ab+b^2$.
• Identité : $(a-b)^2=a^2-2ab+b^2$.
• Si $A\times B=0$, alors $A=0$ ou $B=0$ (utile pour résoudre $(ax+b)(cx+d)=0$).

💡 Astuce mémo

Carrés : $(+)$ donne $+2ab$, $(-)$ donne $-2ab$ ; produit $(a-b)(a+b)$ donne $a^2-b^2$.

📖 4. Statistiques et étendue d’une série

🔑 Notions clés & Définitions

• Moyenne : La moyenne d’une série est la somme des valeurs divisée par l’effectif total.
• Médiane : La médiane est la valeur centrale d’une série ordonnée, séparant la série en deux parties égales.
• Étendue : L’étendue mesure la dispersion d’une série en prenant la différence entre la valeur maximale et la minimale.
• Série ordonnée : Une série ordonnée est une liste de valeurs classées du plus petit au plus grand.

📝 Points essentiels

• Moyenne : $\text{Moyenne}=(\text{Somme des valeurs})/(\text{Effectif total})$.
• La médiane se lit au centre quand la série est rangée dans l’ordre croissant.
• Si l’effectif est pair, la médiane est la moyenne des deux valeurs centrales.
• Étendue : $\text{Étendue}=\text{Valeur maximale}-\text{Valeur minimale}$.
• L’étendue dépend uniquement du minimum et du maximum, pas de la forme du milieu.

💡 Astuce mémo

Étendue = Max − Min (le “range”).

📖 5. Probabilités d’un événement

🔑 Notions clés & Définitions

• Probabilité d’un événement : La probabilité d’un événement mesure la proportion d’issues favorables parmi toutes les issues possibles.
• Événement A : Un événement $A$ est un ensemble d’issues considérées comme favorables dans une expérience aléatoire.
• Issues favorables : Les issues favorables sont les résultats qui réalisent l’événement $A$.
• Issues totales : Les issues totales sont l’ensemble des résultats possibles de l’expérience.

📝 Points essentiels

• Formule : $P(A)=(\text{Nombre d’issues favorables})/(\text{Nombre d’issues totales})$.
• On a toujours $0\le P(A)\le 1$.
• Si toutes les issues sont favorables, alors $P(A)=1$.
• Si aucune issue n’est favorable, alors $P(A)=0$.
• La probabilité se calcule en comptant les issues, pas en “devinant”.

💡 Astuce mémo

$P$ = favorable / total ; et ça reste entre 0 et 1.

📖 6. Fonctions linéaires et affines

🔑 Notions clés & Définitions

• Fonction : Une fonction associe à chaque valeur de $x$ une unique valeur $f(x)$.
• Fonction linéaire : Une fonction linéaire s’écrit $f(x)=ax$ et modélise une proportionnalité.
• Fonction affine : Une fonction affine s’écrit $f(x)=ax+b$ et généralise la linéarité avec un décalage.
• Coefficient directeur : Le coefficient directeur est le paramètre $a$ qui détermine la pente de la droite représentant la fonction affine.
• Ordonnée à l’origine : L’ordonnée à l’origine est le paramètre $b$, valeur de la fonction quand $x=0$.

📝 Points essentiels

• Une fonction donne une image unique : à un même $x$ correspond un seul $f(x)$.
• Fonction linéaire : $f(x)=ax$ et la courbe est une droite passant par l’origine.
• Fonction affine : $f(x)=ax+b$ et la courbe est une droite.
• Dans $f(x)=ax+b$, $a$ est le coefficient directeur.
• Dans $f(x)=ax+b$, $b$ est l’ordonnée à l’origine.
• Calcul d’image : remplacer $x$ par la valeur demandée dans l’expression de $f$.

💡 Astuce mémo

Linéraire : passe par 0 (pas de $+b$) ; Affine : $+b$ décale la droite.

📖 7. Théorèmes de Pythagore et de Thalès

🔑 Notions clés & Définitions

• Triangle rectangle : Un triangle rectangle est un triangle qui possède un angle droit.
• Réciproque du théorème de Pythagore : La réciproque du théorème de Pythagore permet de conclure qu’un triangle est rectangle à partir d’une égalité de carrés.
• Théorème de Thalès : Le théorème de Thalès relie des rapports de longueurs dans une configuration de droites sécantes avec des parallèles.
• Réciproque du théorème de Thalès : La réciproque du théorème de Thalès permet de prouver que deux droites sont parallèles à partir d’égalité de rapports.

📝 Points essentiels

• Dans un triangle rectangle $ABC$ (angle droit en $A$) : $BC^2=AB^2+AC^2$.
• Réciproque Pythagore : si $BC^2=AB^2+AC^2$, alors le triangle est rectangle en $A$.
• Thalès : si $(d_1)$ et $(d_2)$ sont sécantes en $A$ et si $BC\parallel MN$, alors $\dfrac{AM}{AB}=\dfrac{AN}{AC}=\dfrac{MN}{BC}$.
• La réciproque de Thalès sert à démontrer que deux droites sont parallèles.
• Les rapports de Thalès comparent des segments portés par les deux droites sécantes et les parallèles.

💡 Astuce mémo

Pythagore : carrés des côtés de l’angle droit ; Thalès : mêmes rapports quand il y a parallélisme.

📖 8. Volumes et agrandissement des grandeurs

🔑 Notions clés & Définitions

• Volume d’un prisme ou d’un cylindre : Le volume d’un prisme ou d’un cylindre est le produit de l’aire de la base par la hauteur.
• Volume d’une pyramide ou d’un cône : Le volume d’une pyramide ou d’un cône vaut un tiers du produit de l’aire de la base par la hauteur.
• Volume d’une boule : Le volume d’une boule (sphère) dépend du rayon et s’exprime avec $\pi$ et $r^3$.
• Agrandissement des longueurs : Un agrandissement multiplie toutes les longueurs par un même coefficient $k$.

📝 Points essentiels

• Prisme/cylindre : $V=\text{Aire de la base}\times \text{hauteur}$.
• Pyramide/cône : $V=\dfrac{1}{3}\times \text{Aire de la base}\times \text{hauteur}$.
• Boule/sphère : $V=\dfrac{4}{3}\pi r^3$.
• Agrandissement : si les longueurs sont multipliées par $k$, alors les aires sont multipliées par $k^2$.
• Agrandissement : si les longueurs sont multipliées par $k$, alors les volumes sont multipliés par $k^3$.
• Le facteur sur les volumes est donc le cube du facteur sur les longueurs.

💡 Astuce mémo

Longueurs $k$ ; Aires $k^2$ ; Volumes $k^3$.

📊 Tableaux de synthèse

Développement vs factorisation (idées clés)

⚠️ Pièges & confusions fréquents

1. Confondre nombre premier et décomposition : un nombre premier n’est pas “décomposable” en facteurs premiers autres que 1 et lui-même.
2. Oublier la condition $a\ne 0$ quand on applique les règles sur les puissances.
3. Se tromper de signe dans $(a-b)^2$ : le terme $-2ab$ ne devient pas $+2ab$.
4. Calculer la médiane comme une moyenne des extrêmes au lieu de prendre la valeur centrale (ou la moyenne des deux centrales si effectif pair).
5. Confondre fonction linéaire et affine : la linéaire passe par l’origine, l’affine a un terme $+b$.
6. Appliquer Pythagore sans vérifier que le triangle est rectangle (ou sans utiliser la réciproque quand l’égalité est donnée).
7. Agrandir les volumes comme les aires (utiliser $k^2$ au lieu de $k^3$).

✅ Checklist Examen

1. Savoir reconnaître un nombre premier et donner sa définition.
2. Savoir décomposer un entier en facteurs premiers (ex. retrouver $60=2^2\times 3\times 5$).
3. Savoir utiliser les règles $a^n\times a^m=a^{n+m}$, $a^n/a^m=a^{n-m}$ et $(a^n)^m=a^{n\times m}$ pour $a\ne 0$.
4. Savoir écrire un nombre en écriture scientifique sous la forme $a\times 10^n$ avec $1\le a<10$.
5. Savoir développer avec distributivité simple et double distributivité.
6. Savoir reconnaître et utiliser les identités : $(a-b)(a+b)=a^2-b^2$, $(a+b)^2=a^2+2ab+b^2$, $(a-b)^2=a^2-2ab+b^2$.
7. Savoir factoriser en cherchant un facteur commun (inverse du développement).
8. Savoir résoudre une équation-produit nul : $A\times B=0\Rightarrow A=0$ ou $B=0$.
9. Savoir calculer une moyenne avec la formule somme/effectif total.
10. Savoir déterminer la médiane d’une série ordonnée (centre, ou moyenne des deux valeurs centrales si effectif pair).
11. Savoir calculer l’étendue : max − min.
12. Savoir calculer une probabilité $P(A)$ par favorable/total et vérifier $0\le P(A)\le 1$.
13. Savoir distinguer fonction linéaire $f(x)=ax$ et fonction affine $f(x)=ax+b$ (pente et ordonnée à l’origine).
14. Savoir calculer une image $f(x)$ en remplaçant $x$ par la valeur donnée et trouver un antécédent en résolvant $f(x)=\text{valeur}$.