Puissances, racines et exposants

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Facile15 exercices
Exercice 1règles produit et quotient, même base

Écris chaque expression sous la forme d'une seule puissance aka^{k} (donne l'exposant kk).

  1. a)

    a4×a3a^{4}\times a^{3}

    On additionne les exposants pour un produit, on les soustrait pour un quotient.

    a4+3=a7a^{4+3}=a^{7}
  2. b)

    a7a2\displaystyle\frac{a^{7}}{a^{2}}

    a7−2=a5a^{7-2}=a^{5}
  3. c)

    a6×a−2a^{6}\times a^{-2}

    a6−2=a4a^{6-2}=a^{4}
  4. d)

    a3a8\displaystyle\frac{a^{3}}{a^{8}}

    a3−8=a−5a^{3-8}=a^{-5}
  5. e)

    a2×a5×aa^{2}\times a^{5}\times a

    a2+5+1=a8.a^{2+5+1}=a^{8}.
Exercice 2exposant nul et exposant négatif

Réécris sans exposant négatif (ou calcule la valeur exacte), avec a∈R0a\in\mathbb{R}_0 :

  1. a)

    505^{0}

    Un exposant négatif signifie « inverse » ; toute base non nulle à la puissance 00 vaut 11.

    50=15^{0}=1
  2. b)

    a−3a^{-3}

    a−3=1a3a^{-3}=\frac{1}{a^{3}}
  3. c)

    1a4\displaystyle\frac{1}{a^{4}} (sous forme aka^{k})

    1a4=a−4\frac{1}{a^{4}}=a^{-4}
  4. d)

    2−32^{-3} (valeur exacte)

    2−3=123=182^{-3}=\frac{1}{2^{3}}=\frac18
  5. e)

    (13)−2\displaystyle\Bigl(\frac{1}{3}\Bigr)^{-2} (valeur exacte)

    (13)−2=32=9.\Bigl(\tfrac13\Bigr)^{-2}=3^{2}=9.
Exercice 3racines et exposants fractionnaires

Passe de la racine à l'exposant fractionnaire (ou l'inverse), avec c>0c>0 :

  1. a)

    c5\sqrt[5]{c}

    cpn=cp/n\sqrt[n]{c^{p}}=c^{p/n}.

    c1/5c^{1/5}
  2. b)

    c23\sqrt[3]{c^{2}}

    c2/3c^{2/3}
  3. c)

    c1/4c^{1/4} (en racine)

    c1/4=c4c^{1/4}=\sqrt[4]{c}
  4. d)

    c63\sqrt[3]{c^{6}} (simplifie)

    c6/3=c2c^{6/3}=c^{2}
  5. e)

    c10\sqrt{c^{10}} (simplifie)

    c10/2=c5.c^{10/2}=c^{5}.
Exercice 4signe et parenthésage

Calcule la valeur exacte, en faisant très attention à la position du signe « −- » :

  1. a)

    (−3)2(-3)^{2}

    Le signe dans la base se neutralise pour un exposant pair ; devant, il ne participe pas à la puissance.

    (−3)2=+9(-3)^{2}=+9
  2. b)

    −32-3^{2}

    −32=−(9)=−9-3^{2}=-(9)=-9
  3. c)

    (−2)3(-2)^{3}

    (−2)3=−8(-2)^{3}=-8
  4. d)

    −24-2^{4}

    −24=−(16)=−16-2^{4}=-(16)=-16
  5. e)

    (−5)2\sqrt{(-5)^{2}}

    (−5)2=25=∣−5∣=5.\sqrt{(-5)^{2}}=\sqrt{25}=|-5|=5.
Exercice 5équation exponentielle à même base

Résous dans R\mathbb{R} (l'exponentielle est injective : on égale les exposants) :

  1. a)

    2x=252^{x}=2^{5}

    Même base ⇒\Rightarrow on égale les exposants.

    x=5x=5
  2. b)

    32x=383^{2x}=3^{8}

    2x=8⇒x=42x=8\Rightarrow x=4
  3. c)

    5x+1=545^{x+1}=5^{4}

    x+1=4⇒x=3x+1=4\Rightarrow x=3
  4. d)

    73x=707^{3x}=7^{0}

    3x=0⇒x=03x=0\Rightarrow x=0
  5. e)

    10x−2=10310^{x-2}=10^{3}

    x−2=3⇒x=5.x-2=3\Rightarrow x=5.
Exercice 6évaluer de petites puissances

Calcule la valeur exacte de chaque puissance.

  1. a)

    232^{3}

    23=82^{3}=8.

  2. b)

    323^{2}

    32=93^{2}=9.

  3. c)

    525^{2}

    52=255^{2}=25.

  4. d)

    252^{5}

    25=322^{5}=32.

  5. e)

    10310^{3}

    103=100010^{3}=1000.

Exercice 7puissance d'un produit ou d'un quotient

Distribue l'exposant sur chaque facteur (a,b∈R0a,b\in\mathbb{R}_0).

  1. a)

    (ab)4(ab)^{4}

    On distribue : (ab)n=anbn(ab)^{n}=a^{n}b^{n} et (ab)n=anbn\bigl(\tfrac{a}{b}\bigr)^{n}=\tfrac{a^{n}}{b^{n}}.

    (ab)4=a4b4(ab)^{4}=a^{4}b^{4}.

  2. b)

    (2x)3(2x)^{3}

    (2x)3=23x3=8x3(2x)^{3}=2^{3}x^{3}=8x^{3}.

  3. c)

    (ab)5\displaystyle\Bigl(\frac{a}{b}\Bigr)^{5}

    (ab)5=a5b5\displaystyle\Bigl(\frac{a}{b}\Bigr)^{5}=\frac{a^{5}}{b^{5}}.

  4. d)

    (3a)2(3a)^{2}

    (3a)2=9a2(3a)^{2}=9a^{2}.

  5. e)

    (xy)2(xy)^{2}

    (xy)2=x2y2(xy)^{2}=x^{2}y^{2}.

Exercice 8même exposant, bases différentes

Regroupe sous la forme (ab)n(ab)^{n} ou (ab)n\bigl(\tfrac{a}{b}\bigr)^{n}, puis donne la valeur exacte.

  1. a)

    23×532^{3}\times 5^{3}

    Même exposant ⇒\Rightarrow on regroupe les bases.

    23×53=(2⋅5)3=103=10002^{3}\times5^{3}=(2\cdot5)^{3}=10^{3}=1000.

  2. b)

    6232\displaystyle\frac{6^{2}}{3^{2}}

    6232=(63)2=22=4\displaystyle\frac{6^{2}}{3^{2}}=\Bigl(\frac{6}{3}\Bigr)^{2}=2^{2}=4.

  3. c)

    24×542^{4}\times 5^{4}

    24×54=104=100002^{4}\times5^{4}=10^{4}=10000.

  4. d)

    15252\displaystyle\frac{15^{2}}{5^{2}}

    15252=32=9\displaystyle\frac{15^{2}}{5^{2}}=3^{2}=9.

  5. e)

    10323\displaystyle\frac{10^{3}}{2^{3}}

    10323=(102)3=53=125\displaystyle\frac{10^{3}}{2^{3}}=\Bigl(\frac{10}{2}\Bigr)^{3}=5^{3}=125.

Exercice 9racines de puissances parfaites

Donne la valeur exacte (passe par l'exposant fractionnaire).

  1. a)

    91/29^{1/2}

    On lit cp/n=cpnc^{p/n}=\sqrt[n]{c^{p}}.

    91/2=9=39^{1/2}=\sqrt{9}=3.

  2. b)

    81/38^{1/3}

    81/3=83=28^{1/3}=\sqrt[3]{8}=2.

  3. c)

    271/327^{1/3}

    271/3=273=327^{1/3}=\sqrt[3]{27}=3.

  4. d)

    161/416^{1/4}

    161/4=164=216^{1/4}=\sqrt[4]{16}=2.

  5. e)

    43/24^{3/2}

    43/2=(41/2)3=23=84^{3/2}=(4^{1/2})^{3}=2^{3}=8.

Exercice 10racine d'un carré : valeur absolue

Simplifie en te rappelant que A2=∣A∣\sqrt{A^{2}}=|A| (x,ax,a réels).

  1. a)

    72\sqrt{7^{2}}

    On applique A2=∣A∣\sqrt{A^{2}}=|A| (le résultat est toujours ≥0\geq 0).

    72=∣7∣=7\sqrt{7^{2}}=|7|=7.

  2. b)

    (−4)2\sqrt{(-4)^{2}}

    (−4)2=∣−4∣=4\sqrt{(-4)^{2}}=|-4|=4.

  3. c)

    x2\sqrt{x^{2}}

    x2=∣x∣\sqrt{x^{2}}=|x|.

  4. d)

    (−a)2\sqrt{(-a)^{2}}

    (−a)2=∣−a∣=∣a∣\sqrt{(-a)^{2}}=|-a|=|a|.

  5. e)

    9x2\sqrt{9x^{2}}

    9x2=9 x2=3∣x∣\sqrt{9x^{2}}=\sqrt{9}\,\sqrt{x^{2}}=3|x|.

Exercice 11écrire un nombre comme une puissance

Écris chaque nombre comme une puissance de la base indiquée.

  1. a)

    88 en base 22

    8=238=2^{3}.

  2. b)

    8181 en base 33

    81=3481=3^{4}.

  3. c)

    116\displaystyle\frac{1}{16} en base 22

    116=124=2−4\displaystyle\frac{1}{16}=\frac{1}{2^{4}}=2^{-4}.

  4. d)

    10001000 en base 1010

    1000=1031000=10^{3}.

  5. e)

    19\displaystyle\frac{1}{9} en base 33

    19=132=3−2\displaystyle\frac{1}{9}=\frac{1}{3^{2}}=3^{-2}.

Exercice 12reconnaître la puissance pour résoudre

Résous dans R\mathbb{R} en écrivant d'abord le second membre comme une puissance de la même base.

  1. a)

    2x=82^{x}=8

    On écrit le second membre comme une puissance de la base, puis on égale les exposants.

    2x=23⇒x=32^{x}=2^{3}\Rightarrow x=3.

  2. b)

    3x=813^{x}=81

    3x=34⇒x=43^{x}=3^{4}\Rightarrow x=4.

  3. c)

    5x=1255^{x}=\displaystyle\frac{1}{25}

    5x=5−2⇒x=−25^{x}=5^{-2}\Rightarrow x=-2.

  4. d)

    2x=12^{x}=1

    2x=20⇒x=02^{x}=2^{0}\Rightarrow x=0.

  5. e)

    10x=100010^{x}=1000

    10x=103⇒x=310^{x}=10^{3}\Rightarrow x=3.

Exercice 13simplifier une racine carrée

Écris sous la forme aba\sqrt{b} avec bb le plus petit entier possible.

  1. a)

    12\sqrt{12}

    On isole le plus grand carré parfait, puis ab=a b\sqrt{ab}=\sqrt{a}\,\sqrt{b}.

    12=4⋅3=23\sqrt{12}=\sqrt{4\cdot3}=2\sqrt{3}.

  2. b)

    50\sqrt{50}

    50=25⋅2=52\sqrt{50}=\sqrt{25\cdot2}=5\sqrt{2}.

  3. c)

    8\sqrt{8}

    8=4⋅2=22\sqrt{8}=\sqrt{4\cdot2}=2\sqrt{2}.

  4. d)

    18\sqrt{18}

    18=9⋅2=32\sqrt{18}=\sqrt{9\cdot2}=3\sqrt{2}.

  5. e)

    75\sqrt{75}

    75=25⋅3=53\sqrt{75}=\sqrt{25\cdot3}=5\sqrt{3}.

Exercice 14comparer deux puissances de même base

Compare avec <<, >> ou ==, sans calculatrice, en utilisant la monotonie.

  1. a)

    23 □ 252^{3}\ \square\ 2^{5}

    Base >1>1 : la fonction croît (l'ordre des exposants se conserve) ; base <1<1 : elle décroît (l'ordre s'inverse).

    23<252^{3}<2^{5} (base 2>12>1 et 3<53<5).

  2. b)

    34 □ 323^{4}\ \square\ 3^{2}

    34>323^{4}>3^{2}.

  3. c)

    (12)2 □ (12)5\bigl(\tfrac12\bigr)^{2}\ \square\ \bigl(\tfrac12\bigr)^{5}

    (12)2>(12)5\bigl(\tfrac12\bigr)^{2}>\bigl(\tfrac12\bigr)^{5} (base <1<1 : l'ordre s'inverse).

  4. d)

    50 □ 5−15^{0}\ \square\ 5^{-1}

    50>5−15^{0}>5^{-1} (car 1>151>\tfrac15).

  5. e)

    102 □ 10210^{2}\ \square\ 10^{2}

    102=10210^{2}=10^{2}.

Exercice 15puissance de puissance

Écris sous la forme d'une seule puissance (ou donne la valeur exacte).

  1. a)

    (a3)2(a^{3})^{2}

    On multiplie les exposants emboîtés : (am)n=amn(a^{m})^{n}=a^{mn}.

    (a3)2=a6(a^{3})^{2}=a^{6}.

  2. b)

    (x2)5(x^{2})^{5}

    (x2)5=x10(x^{2})^{5}=x^{10}.

  3. c)

    (a−1)4(a^{-1})^{4}

    (a−1)4=a−4(a^{-1})^{4}=a^{-4}.

  4. d)

    (23)2(2^{3})^{2}

    (23)2=26=64(2^{3})^{2}=2^{6}=64.

  5. e)

    ((a2)2)2\bigl((a^{2})^{2}\bigr)^{2}

    ((a2)2)2=a8\bigl((a^{2})^{2}\bigr)^{2}=a^{8}.

Moyen15 exercices
Exercice 1combiner plusieurs règles

Réduis chaque expression à une seule puissance aka^{k} (avec a∈R0a\in\mathbb{R}_0) :

  1. a)

    a5×a−3a2\displaystyle\frac{a^{5}\times a^{-3}}{a^{2}}

    a5a−3a2=a5−3−2=a0=1\frac{a^{5}a^{-3}}{a^{2}}=a^{5-3-2}=a^{0}=1
  2. b)

    (a2)3×a−4\bigl(a^{2}\bigr)^{3}\times a^{-4}

    (a2)3a−4=a6a−4=a2(a^{2})^{3}a^{-4}=a^{6}a^{-4}=a^{2}
  3. c)

    (a3)2a−1\displaystyle\frac{\bigl(a^{3}\bigr)^{2}}{a^{-1}}

    (a3)2a−1=a6a−1=a6−(−1)=a7\frac{(a^{3})^{2}}{a^{-1}}=\frac{a^{6}}{a^{-1}}=a^{6-(-1)}=a^{7}
  4. d)

    (a−2a3)−1\displaystyle\Bigl(\frac{a^{-2}}{a^{3}}\Bigr)^{-1}

    (a−2a3)−1=(a−5)−1=a5.\Bigl(\frac{a^{-2}}{a^{3}}\Bigr)^{-1}=\bigl(a^{-5}\bigr)^{-1}=a^{5}.
Exercice 2racines et exposants fractionnaires

Simplifie au maximum (donne le résultat sous forme ckc^{k}, c>0c>0, n∈N0n\in\mathbb{N}_0) :

  1. a)

    c3c4\displaystyle\frac{\sqrt{c^{3}}}{\sqrt[4]{c}}

    c3/2c1/4=c3/2−1/4=c5/4\frac{c^{3/2}}{c^{1/4}}=c^{3/2-1/4}=c^{5/4}
  2. b)

    c3×c6\sqrt[3]{c}\times\sqrt[6]{c}

    c1/3c1/6=c2/6+1/6=c1/2=cc^{1/3}c^{1/6}=c^{2/6+1/6}=c^{1/2}=\sqrt{c}
  3. c)

    c 2n2nn\displaystyle\sqrt[n]{\sqrt[n]{c^{\,2n^{2}}}}

    ((c2n2)1/n)1/n=c2n2/n2=c2\Bigl((c^{2n^{2}})^{1/n}\Bigr)^{1/n}=c^{2n^{2}/n^{2}}=c^{2}
  4. d)

    (c)6×c−2\displaystyle\Bigl(\sqrt{c}\Bigr)^{6}\times c^{-2}

    (c1/2)6c−2=c3c−2=c1=c.(c^{1/2})^{6}c^{-2}=c^{3}c^{-2}=c^{1}=c.
Exercice 3bases opposées et quotients d'exposants

Récris sous la forme d'un quotient (ba)m\bigl(\tfrac{b}{a}\bigr)^{m} ou d'une puissance unique (a,b∈R0a,b\in\mathbb{R}_0) :

  1. a)

    a−m×bma^{-m}\times b^{m}

    a−mbm=bmam=(ba)ma^{-m}b^{m}=\frac{b^{m}}{a^{m}}=\Bigl(\frac{b}{a}\Bigr)^{m}
  2. b)

    b3a3\displaystyle\frac{b^{3}}{a^{3}}

    (ba)3\Bigl(\frac{b}{a}\Bigr)^{3}
  3. c)

    2−x×3x2^{-x}\times 3^{x}

    2−x3x=(32)x2^{-x}3^{x}=\Bigl(\frac{3}{2}\Bigr)^{x}
  4. d)

    a4b−41\displaystyle\frac{a^{4}b^{-4}}{1}

    a4b−4=(ab)4.a^{4}b^{-4}=\Bigl(\frac{a}{b}\Bigr)^{4}.
Exercice 4ramener à une base commune avant de résoudre

Résous dans R\mathbb{R} en écrivant d'abord les deux membres avec la même base :

  1. a)

    4x=264^{x}=2^{6}

    4x=22x=26⇒2x=6⇒x=34^{x}=2^{2x}=2^{6}\Rightarrow 2x=6\Rightarrow x=3
  2. b)

    8x=2x+48^{x}=2^{x+4}

    23x=2x+4⇒3x=x+4⇒x=22^{3x}=2^{x+4}\Rightarrow 3x=x+4\Rightarrow x=2
  3. c)

    9x=1279^{x}=\displaystyle\frac{1}{27}

    32x=3−3⇒2x=−3⇒x=−323^{2x}=3^{-3}\Rightarrow 2x=-3\Rightarrow x=-\tfrac32
  4. d)

    (22x+12x)2=8\displaystyle\Bigl(\frac{2^{2x+1}}{2^{x}}\Bigr)^{2}=8

    22x+2=23⇒2x+2=3⇒x=12.2^{2x+2}=2^{3}\Rightarrow 2x+2=3\Rightarrow x=\tfrac12.
Exercice 5monotonie : comparer et résoudre une inéquation

On rappelle : a>1⇒x↦axa>1\Rightarrow x\mapsto a^{x} croissante ; 0<a<1⇒0<a<1\Rightarrow décroissante.

  1. a)

    Résous 2x<252^{x}<2^{5}.

    a) base 2>12>1 (croissante) : 2x<25⇔x<52^{x}<2^{5}\Leftrightarrow x<5, soit S= ]−∞,5[S=\,]-\infty,5[.

  2. b)

    Résous (12)x>(12)3\displaystyle\Bigl(\frac12\Bigr)^{x}>\Bigl(\frac12\Bigr)^{3} (attention au sens !).

    b) base 12<1\tfrac12<1 (décroissante) : le sens s'inverse, x<3x<3, soit S= ]−∞,3[S=\,]-\infty,3[.

  3. c)

    Range dans l'ordre croissant 232^{3}, 202^{0}, 2−12^{-1}, 212^{1} sans les calculer.

    c) 2−1<20<21<232^{-1}<2^{0}<2^{1}<2^{3} (l'exposant croît, la fonction est croissante).

  4. d)

    Résous (13)2x≤(13)6\displaystyle\Bigl(\frac13\Bigr)^{2x}\leq \Bigl(\frac13\Bigr)^{6}.

    d) base 13<1\tfrac13<1 : (13)2x≤(13)6⇔2x≥6⇔x≥3\bigl(\tfrac13\bigr)^{2x}\leq\bigl(\tfrac13\bigr)^{6}\Leftrightarrow 2x\geq 6\Leftrightarrow x\geq 3, soit S=[3,+∞[S=[3,+\infty[.

Exercice 6réduire à la forme apbqa^{p}b^{q}

Réduis chaque expression à la forme apbqa^{p}b^{q} (a,b∈R0a,b\in\mathbb{R}_0).

  1. a)

    (a2b−3)2×a−1b4(a^{2}b^{-3})^{2}\times a^{-1}b^{4}

    On traite séparément les exposants de aa et ceux de bb.

    (a2b−3)2a−1b4=a4b−6⋅a−1b4=a3b−2(a^{2}b^{-3})^{2}a^{-1}b^{4}=a^{4}b^{-6}\cdot a^{-1}b^{4}=a^{3}b^{-2}.

  2. b)

    a5b2a2b5\displaystyle\frac{a^{5}b^{2}}{a^{2}b^{5}}

    a5b2a2b5=a5−2b2−5=a3b−3\displaystyle\frac{a^{5}b^{2}}{a^{2}b^{5}}=a^{5-2}b^{2-5}=a^{3}b^{-3}.

  3. c)

    (a−1b2)3a−2b\displaystyle\frac{(a^{-1}b^{2})^{3}}{a^{-2}b}

    (a−1b2)3a−2b=a−3b6a−2b=a−3−(−2)b6−1=a−1b5\displaystyle\frac{(a^{-1}b^{2})^{3}}{a^{-2}b}=\frac{a^{-3}b^{6}}{a^{-2}b}=a^{-3-(-2)}b^{6-1}=a^{-1}b^{5}.

  4. d)

    (a2b−1)2×(ab)−1\displaystyle\Bigl(\frac{a^{2}}{b^{-1}}\Bigr)^{2}\times (ab)^{-1}

    (a2b−1)2(ab)−1=(a2b)2 a−1b−1=a4b2 a−1b−1=a3b\Bigl(\tfrac{a^{2}}{b^{-1}}\Bigr)^{2}(ab)^{-1}=(a^{2}b)^{2}\,a^{-1}b^{-1}=a^{4}b^{2}\,a^{-1}b^{-1}=a^{3}b.

Exercice 7racines d'indices différents

Simplifie sous la forme ckc^{k} (c>0c>0).

  1. a)

    c3×cc6\displaystyle\frac{\sqrt[3]{c}\times\sqrt{c}}{\sqrt[6]{c}}

    On convertit chaque racine en exposant fractionnaire.

    c13+12−16=c26+36−16=c46=c2/3c^{\frac13+\frac12-\frac16}=c^{\frac26+\frac36-\frac16}=c^{\frac46}=c^{2/3}.

  2. b)

    c24×c\sqrt[4]{c^{2}}\times\sqrt{c}

    c2/4 c1/2=c12+12=cc^{2/4}\,c^{1/2}=c^{\frac12+\frac12}=c.

  3. c)

    (c2/3)3/2\bigl(c^{2/3}\bigr)^{3/2}

    (c2/3)3/2=c23⋅32=c\bigl(c^{2/3}\bigr)^{3/2}=c^{\frac23\cdot\frac32}=c.

  4. d)

    c5c23\displaystyle\frac{\sqrt{c^{5}}}{\sqrt[3]{c^{2}}}

    c5/2c2/3=c52−23=c156−46=c11/6\displaystyle\frac{c^{5/2}}{c^{2/3}}=c^{\frac52-\frac23}=c^{\frac{15}{6}-\frac{4}{6}}=c^{11/6}.

Exercice 8réductions numériques multi-bases

Simplifie, puis donne la valeur exacte.

  1. a)

    25×2−220\displaystyle\frac{2^{5}\times 2^{-2}}{2^{0}}

    25−2−0=23=82^{5-2-0}=2^{3}=8.

  2. b)

    34×3−29\displaystyle\frac{3^{4}\times 3^{-2}}{9}

    34−232=3232=1\displaystyle\frac{3^{4-2}}{3^{2}}=\frac{3^{2}}{3^{2}}=1.

  3. c)

    23×53102\displaystyle\frac{2^{3}\times 5^{3}}{10^{2}}

    (2⋅5)3102=103102=10\displaystyle\frac{(2\cdot5)^{3}}{10^{2}}=\frac{10^{3}}{10^{2}}=10.

  4. d)

    12222×32\displaystyle\frac{12^{2}}{2^{2}\times 3^{2}}

    122(2⋅3)2=12262=(126)2=22=4\displaystyle\frac{12^{2}}{(2\cdot3)^{2}}=\frac{12^{2}}{6^{2}}=\Bigl(\tfrac{12}{6}\Bigr)^{2}=2^{2}=4.

Exercice 9équations : ramener à une base commune

Résous dans R\mathbb{R} en écrivant les deux membres avec la même base.

  1. a)

    27x=9x+127^{x}=9^{x+1}

    33x=32x+2⇒3x=2x+2⇒x=23^{3x}=3^{2x+2}\Rightarrow 3x=2x+2\Rightarrow x=2.

  2. b)

    (18)x=4\displaystyle\Bigl(\frac18\Bigr)^{x}=4

    2−3x=22⇒−3x=2⇒x=−232^{-3x}=2^{2}\Rightarrow -3x=2\Rightarrow x=-\tfrac23.

  3. c)

    25x−1=12525^{x-1}=125

    52x−2=53⇒2x−2=3⇒x=525^{2x-2}=5^{3}\Rightarrow 2x-2=3\Rightarrow x=\tfrac52.

  4. d)

    16x=8x+116^{x}=8^{x+1}

    24x=23x+3⇒4x=3x+3⇒x=32^{4x}=2^{3x+3}\Rightarrow 4x=3x+3\Rightarrow x=3.

Exercice 10inéquations : base commune et sens

Résous dans R\mathbb{R} (ramène à une base commune, puis surveille le sens selon la base).

  1. a)

    4x≥2x+34^{x}\geq 2^{x+3}

    22x≥2x+32^{2x}\geq 2^{x+3}, base 2>12>1 : 2x≥x+3⇒x≥32x\geq x+3\Rightarrow x\geq3, soit S=[3,+∞[S=[3,+\infty[.

  2. b)

    (19)x<27\displaystyle\Bigl(\frac19\Bigr)^{x}<27

    3−2x<333^{-2x}<3^{3}, base 3>13>1 : −2x<3⇒x>−32-2x<3\Rightarrow x>-\tfrac32, soit S= ]−32,+∞[S=\,]-\tfrac32,+\infty[.

  3. c)

    8x≤(12)x−68^{x}\leq \displaystyle\Bigl(\frac12\Bigr)^{x-6}

    23x≤2−(x−6)=2−x+62^{3x}\leq 2^{-(x-6)}=2^{-x+6} : 3x≤−x+6⇒4x≤6⇒x≤323x\leq -x+6\Rightarrow 4x\leq6\Rightarrow x\leq\tfrac32, soit S= ]−∞,32]S=\,]-\infty,\tfrac32].

  4. d)

    (13)2x>19\displaystyle\Bigl(\frac13\Bigr)^{2x}>\frac19

    (13)2x>(13)2\bigl(\tfrac13\bigr)^{2x}>\bigl(\tfrac13\bigr)^{2}, base <1<1 (sens inversé) : 2x<2⇒x<12x<2\Rightarrow x<1, soit S= ]−∞,1[S=\,]-\infty,1[.

Exercice 11racine d'un carré avec expressions

Écris sans radical, à l'aide de la valeur absolue (x,a,bx,a,b réels).

  1. a)

    (x−3)2\sqrt{(x-3)^{2}}

    On applique A2=∣A∣\sqrt{A^{2}}=|A|.

    (x−3)2=∣x−3∣\sqrt{(x-3)^{2}}=|x-3|.

  2. b)

    4x2\sqrt{4x^{2}}

    4x2=4 x2=2∣x∣\sqrt{4x^{2}}=\sqrt{4}\,\sqrt{x^{2}}=2|x|.

  3. c)

    (2x+1)2\sqrt{(2x+1)^{2}}

    (2x+1)2=∣2x+1∣\sqrt{(2x+1)^{2}}=|2x+1|.

  4. d)

    a2b2\sqrt{a^{2}b^{2}}

    a2b2=a2 b2=∣a∣ ∣b∣=∣ab∣\sqrt{a^{2}b^{2}}=\sqrt{a^{2}}\,\sqrt{b^{2}}=|a|\,|b|=|ab|.

Exercice 12rationaliser un dénominateur

Rends le dénominateur rationnel, puis simplifie.

  1. a)

    12\displaystyle\frac{1}{\sqrt2}

    On multiplie haut et bas par la racine du dénominateur.

    12=22\displaystyle\frac{1}{\sqrt2}=\frac{\sqrt2}{2}.

  2. b)

    63\displaystyle\frac{6}{\sqrt3}

    63=633=23\displaystyle\frac{6}{\sqrt3}=\frac{6\sqrt3}{3}=2\sqrt3.

  3. c)

    28\displaystyle\frac{\sqrt2}{\sqrt8}

    28=28=14=12\displaystyle\frac{\sqrt2}{\sqrt8}=\sqrt{\tfrac{2}{8}}=\sqrt{\tfrac14}=\tfrac12.

  4. d)

    123\displaystyle\frac{\sqrt{12}}{\sqrt3}

    123=123=4=2\displaystyle\frac{\sqrt{12}}{\sqrt3}=\sqrt{\tfrac{12}{3}}=\sqrt4=2.

Exercice 13l'inconnue est dans la base

Résous pour x>0x>0 (isole xx en élevant à la bonne puissance).

  1. a)

    x1/2=7x^{1/2}=7

    On élève chaque membre à la puissance qui rend l'exposant de xx égal à 11.

    x=(x1/2)2=72=49x=(x^{1/2})^{2}=7^{2}=49.

  2. b)

    x1/3=2x^{1/3}=2

    x=23=8x=2^{3}=8.

  3. c)

    x2/3=9x^{2/3}=9

    x=(x2/3)3/2=93/2=(91/2)3=33=27x=(x^{2/3})^{3/2}=9^{3/2}=(9^{1/2})^{3}=3^{3}=27.

  4. d)

    x−2=116x^{-2}=\displaystyle\frac{1}{16}

    x−2=116⇒x2=16⇒x=4x^{-2}=\tfrac{1}{16}\Rightarrow x^{2}=16\Rightarrow x=4 (car x>0x>0).

Exercice 14ordonner via une base commune

On considère les nombres 2102^{10}, 444^{4}, 838^{3} et 16216^{2}.

  1. a)

    Écris chacun d'eux comme une puissance de 22.

    210=2102^{10}=2^{10} ; 44=284^{4}=2^{8} ; 83=298^{3}=2^{9} ; 162=2816^{2}=2^{8}.

  2. b)

    Range-les dans l'ordre croissant.

    La fonction x↦2xx\mapsto 2^{x} étant croissante : 44=162=28<83=29<2104^{4}=16^{2}=2^{8}<8^{3}=2^{9}<2^{10}.

Exercice 15mise en situation : croissance géométrique

Une population de micro-organismes est multipliée par 33 chaque heure. On note N0N_0 l'effectif initial et N(t)=N0×3tN(t)=N_0\times 3^{t} l'effectif après tt heures (t∈Nt\in\mathbb{N}).

  1. a)

    Exprime N(2)N(2) en fonction de N0N_0.

    N(2)=N0⋅32=9 N0N(2)=N_0\cdot3^{2}=9\,N_0.

  2. b)

    Au bout de combien d'heures l'effectif vaut-il exactement 81 N081\,N_0 ? (équation à même base)

    N0 3t=81 N0⇒3t=81=34⇒t=4N_0\,3^{t}=81\,N_0\Rightarrow 3^{t}=81=3^{4}\Rightarrow t=4 : 4 heures.

  3. c)

    À partir de combien d'heures a-t-on N(t)≥243 N0N(t)\geq 243\,N_0 ? (justifie par la monotonie)

    3t≥243=353^{t}\geq243=3^{5} ; base 3>13>1 (croissante) ⇒t≥5\Rightarrow t\geq5 : à partir de la 5e5^{\text{e}} heure.

Difficile13 exercices
Exercice 1exposants fractionnaires : simplifier puis évaluer

Soit cc un réel strictement positif et n∈N0n\in\mathbb{N}_0.

  1. a)

    Montre que c 2n2nn=c2\displaystyle\sqrt[n]{\sqrt[n]{c^{\,2n^{2}}}}=c^{2}, et explique pourquoi le résultat ne dépend pas de nn.

    On convertit chaque racine en exposant fractionnaire, puis on multiplie les exposants emboîtés :

    c2n2nn=((c2n2)1/n)1/n=(c2n2)1/n2=c 2n2⋅1n2=c2.\sqrt[n]{\sqrt[n]{c^{2n^{2}}}}=\Bigl(\bigl(c^{2n^{2}}\bigr)^{1/n}\Bigr)^{1/n} =\bigl(c^{2n^{2}}\bigr)^{1/n^{2}}=c^{\,2n^{2}\cdot\frac{1}{n^{2}}}=c^{2}.

    Le résultat ne dépend pas de nn car l'exposant 2n2n2=2\dfrac{2n^{2}}{n^{2}}=2 se simplifie entièrement.

  2. b)

    Simplifie E=c3×c56c\displaystyle E=\frac{\sqrt[3]{c}\times\sqrt[6]{c^{5}}}{\sqrt{c}} et donne le résultat sous la forme ckc^{k}.

    E=c1/3 c5/6c1/2=c13+56−12=c26+56−36=c46=c2/3.\displaystyle E=\frac{c^{1/3}\,c^{5/6}}{c^{1/2}}=c^{\frac13+\frac56-\frac12} =c^{\frac{2}{6}+\frac{5}{6}-\frac{3}{6}}=c^{\frac46}=c^{2/3}.

  3. c)

    Déduis-en la valeur exacte de EE lorsque c=64c=64 (sans calculatrice).

    Pour c=64c=64 : E=642/3=(641/3)2=42=16E=64^{2/3}=\bigl(64^{1/3}\bigr)^{2}=4^{2}=16 (car 641/3=643=464^{1/3}=\sqrt[3]{64}=4).

Exercice 2équations exponentielles : ramener à une base unique

Résous dans R\mathbb{R}. À chaque fois, commence par écrire les deux membres avec la même base.

  1. a)

    22x+1=2−x2^{2x+1}=2^{-x}.

    2x+1=−x⇒3x=−1⇒x=−13,S={−13}2x+1=-x\Rightarrow 3x=-1\Rightarrow x=-\tfrac13, \quad S=\bigl\{-\tfrac13\bigr\}
  2. b)

    4x+1=8x4^{x+1}=8^{x}.

    4x+1=22x+2, 8x=23x⇒2x+2=3x⇒x=2,S={2}4^{x+1}=2^{2x+2},\ 8^{x}=2^{3x}\Rightarrow 2x+2=3x\Rightarrow x=2, \quad S=\{2\}
  3. c)

    2x×2x+123=1\displaystyle\frac{2^{x}\times 2^{x+1}}{2^{3}}=1.

    2x2x+123=22x+1−3=22x−2=20⇒2x−2=0⇒x=1,S={1}\frac{2^{x}2^{x+1}}{2^{3}}=2^{2x+1-3}=2^{2x-2}=2^{0}\Rightarrow 2x-2=0\Rightarrow x=1, \quad S=\{1\}
  4. d)

    (9x3)2=3 6x−4\displaystyle\Bigl(\frac{9^{x}}{3}\Bigr)^{2}=3^{\,6x-4}.

    (9x3)2=(32x−1)2=34x−2=36x−4⇒4x−2=6x−4⇒x=1,S={1}.\Bigl(\tfrac{9^{x}}{3}\Bigr)^{2}=\bigl(3^{2x-1}\bigr)^{2}=3^{4x-2}=3^{6x-4}\Rightarrow 4x-2=6x-4\Rightarrow x=1, \quad S=\{1\}.
Exercice 3mise en situation : dilutions successives

Lors d'une série de dilutions, la concentration d'une solution est divisée par 22 à chaque étape. On note C0C_0 la concentration initiale et C(x)C(x) la concentration après xx étapes (x∈Nx\in\mathbb{N}) : C(x)=C0×(12)x\displaystyle C(x)=C_0\times\Bigl(\frac12\Bigr)^{x}.

  1. a)

    Exprime C(3)C(3) en fonction de C0C_0, puis simplifie.

    C(3)=C0(12)3=C08.\displaystyle C(3)=C_0\Bigl(\frac12\Bigr)^{3}=\frac{C_0}{8}.

  2. b)

    Après combien d'étapes la concentration vaut-elle exactement C032\displaystyle\frac{C_0}{32} ? Traduis par une équation exponentielle à même base, puis résous.

    On résout C0(12)x=C032\displaystyle C_0\Bigl(\frac12\Bigr)^{x}=\frac{C_0}{32}, soit (en divisant par C0>0C_0>0) (12)x=132=(12)5⇒x=5.\displaystyle\Bigl(\frac12\Bigr)^{x}=\frac{1}{32}=\Bigl(\frac12\Bigr)^{5}\Rightarrow x=5. Il faut 5 étapes.

  3. c)

    À partir de combien d'étapes a-t-on C(x)≤C064\displaystyle C(x)\leq\frac{C_0}{64} ? (Justifie le sens de l'inégalité à l'aide de la monotonie de x↦(12)xx\mapsto\bigl(\tfrac12\bigr)^{x}.)

    C(x)≤C064⇔(12)x≤(12)6\displaystyle C(x)\leq\frac{C_0}{64}\Leftrightarrow\Bigl(\frac12\Bigr)^{x}\leq\Bigl(\frac12\Bigr)^{6}. La base 12<1\tfrac12<1 rend x↦(12)xx\mapsto\bigl(\tfrac12\bigr)^{x} décroissante : l'inégalité sur les valeurs s'inverse sur les exposants, donc x≥6x\geq 6. La condition est atteinte à partir de la 6e6^{\text{e}} étape.

Exercice 4racines emboîtées

Soit x>0x>0.

  1. a)

    Simplifie A=xxxA=\sqrt{x\sqrt{x\sqrt{x}}} sous la forme xkx^{k}.

    De l'intérieur vers l'extérieur : x=x1/2\sqrt{x}=x^{1/2}, puis x⋅x1/2=x3/2x\cdot x^{1/2}=x^{3/2} et x3/2=x3/4\sqrt{x^{3/2}}=x^{3/4}, enfin x⋅x3/4=x7/4x\cdot x^{3/4}=x^{7/4} et x7/4=x7/8\sqrt{x^{7/4}}=x^{7/8}. Donc A=x7/8A=x^{7/8}.

  2. b)

    Simplifie B=x23×xx5/6B=\displaystyle\frac{\sqrt[3]{x^{2}}\times\sqrt{x}}{x^{5/6}} sous la forme xkx^{k}.

    B=x2/3 x1/2x5/6=x23+12−56=x46+36−56=x26=x1/3B=\displaystyle\frac{x^{2/3}\,x^{1/2}}{x^{5/6}}=x^{\frac23+\frac12-\frac56}=x^{\frac46+\frac36-\frac56}=x^{\frac26}=x^{1/3}.

  3. c)

    Calcule la valeur exacte de AA pour x=28x=2^{8}, puis celle de BB pour x=29x=2^{9}.

    A(28)=(28)7/8=27=128A(2^{8})=(2^{8})^{7/8}=2^{7}=128 ; B(29)=(29)1/3=23=8B(2^{9})=(2^{9})^{1/3}=2^{3}=8.

Exercice 5substitution : se ramener au second degré

Résous dans R\mathbb{R} en posant une inconnue auxiliaire (t=ax>0t=a^{x}>0), puis reviens à xx.

  1. a)

    4x−6⋅2x+8=04^{x}-6\cdot 2^{x}+8=0.

    t=2xt=2^{x}, 4x=t24^{x}=t^{2} : t2−6t+8=0⇒t=2t^{2}-6t+8=0\Rightarrow t=2 ou t=4t=4, d'où 2x=2⇒x=12^{x}=2\Rightarrow x=1 ou 2x=4⇒x=22^{x}=4\Rightarrow x=2. S={1 ; 2}S=\{1\,;\,2\}.

  2. b)

    32x−4⋅3x+3=03^{2x}-4\cdot 3^{x}+3=0.

    t=3xt=3^{x} : t2−4t+3=0⇒t=1t^{2}-4t+3=0\Rightarrow t=1 ou t=3t=3, d'où x=0x=0 ou x=1x=1. S={0 ; 1}S=\{0\,;\,1\}.

  3. c)

    22x+1−5⋅2x+2=02^{2x+1}-5\cdot 2^{x}+2=0.

    t=2xt=2^{x}, 22x+1=2t22^{2x+1}=2t^{2} : 2t2−5t+2=0⇒t=22t^{2}-5t+2=0\Rightarrow t=2 ou t=12t=\tfrac12, d'où 2x=2⇒x=12^{x}=2\Rightarrow x=1 ou 2x=2−1⇒x=−12^{x}=2^{-1}\Rightarrow x=-1. S={−1 ; 1}S=\{-1\,;\,1\}.

Exercice 6inéquations se ramenant à un trinôme

Résous dans R\mathbb{R} (ramène à une même base, puis étudie le signe du trinôme obtenu).

  1. a)

    (12)x2−1≥(12)x+1\displaystyle\Bigl(\frac12\Bigr)^{x^{2}-1}\geq\Bigl(\frac12\Bigr)^{x+1}.

    Base 12<1\tfrac12<1 (sens inversé) : x2−1≤x+1⇒x2−x−2≤0⇒(x−2)(x+1)≤0⇒−1≤x≤2x^{2}-1\leq x+1\Rightarrow x^{2}-x-2\leq0\Rightarrow (x-2)(x+1)\leq0\Rightarrow -1\leq x\leq2. S=[−1,2]S=[-1,2].

  2. b)

    2x2<2x+22^{x^{2}}<2^{x+2}.

    Base 2>12>1 : x2<x+2⇒x2−x−2<0⇒−1<x<2x^{2}<x+2\Rightarrow x^{2}-x-2<0\Rightarrow -1<x<2. S= ]−1,2[S=\,]-1,2[.

  3. c)

    3x2≥27x3^{x^{2}}\geq 27^{x}.

    3x2≥33x3^{x^{2}}\geq 3^{3x}, base 3>13>1 : x2≥3x⇒x(x−3)≥0⇒x≤0x^{2}\geq3x\Rightarrow x(x-3)\geq0\Rightarrow x\leq0 ou x≥3x\geq3. S= ]−∞,0]∪[3,+∞[S=\,]-\infty,0]\cup[3,+\infty[.

Exercice 7racine d'un carré et valeur absolue

On pose f(x)=(x−1)2+(x+2)2f(x)=\sqrt{(x-1)^{2}}+\sqrt{(x+2)^{2}}.

  1. a)

    Écris f(x)f(x) à l'aide de valeurs absolues.

    f(x)=∣x−1∣+∣x+2∣f(x)=|x-1|+|x+2|.

  2. b)

    Exprime f(x)f(x) sans valeur absolue en distinguant les cas selon xx.

    Points de rupture x=−2x=-2 et x=1x=1 : pour x<−2x<-2, f(x)=(1−x)+(−x−2)=−2x−1f(x)=(1-x)+(-x-2)=-2x-1 ; pour −2≤x≤1-2\leq x\leq1, f(x)=(1−x)+(x+2)=3f(x)=(1-x)+(x+2)=3 ; pour x>1x>1, f(x)=(x−1)+(x+2)=2x+1f(x)=(x-1)+(x+2)=2x+1.

  3. c)

    Résous l'équation f(x)=7f(x)=7.

    Sur [−2,1][-2,1], f=3≠7f=3\neq7 (pas de solution). Pour x<−2x<-2 : −2x−1=7⇒x=−4-2x-1=7\Rightarrow x=-4 (convient). Pour x>1x>1 : 2x+1=7⇒x=32x+1=7\Rightarrow x=3 (convient). S={−4 ; 3}S=\{-4\,;\,3\}.

Exercice 8rationaliser avec un conjugué
  1. a)

    Rends rationnel le dénominateur de 13−2\displaystyle\frac{1}{\sqrt3-\sqrt2}.

    On multiplie par le conjugué 3+2\sqrt3+\sqrt2 : 13−2=3+2(3)2−(2)2=3+23−2=3+2\displaystyle\frac{1}{\sqrt3-\sqrt2}=\frac{\sqrt3+\sqrt2}{(\sqrt3)^{2}-(\sqrt2)^{2}}=\frac{\sqrt3+\sqrt2}{3-2}=\sqrt3+\sqrt2.

  2. b)

    Rends rationnel le dénominateur de 5+35−3\displaystyle\frac{\sqrt5+\sqrt3}{\sqrt5-\sqrt3}.

    5+35−3=(5+3)25−3=5+215+32=8+2152=4+15\displaystyle\frac{\sqrt5+\sqrt3}{\sqrt5-\sqrt3}=\frac{(\sqrt5+\sqrt3)^{2}}{5-3}=\frac{5+2\sqrt{15}+3}{2}=\frac{8+2\sqrt{15}}{2}=4+\sqrt{15}.

  3. c)

    En déduire la valeur exacte de 13−2+13+2\displaystyle\frac{1}{\sqrt3-\sqrt2}+\frac{1}{\sqrt3+\sqrt2}.

    13−2=3+2\displaystyle\frac{1}{\sqrt3-\sqrt2}=\sqrt3+\sqrt2 et 13+2=3−2\displaystyle\frac{1}{\sqrt3+\sqrt2}=\sqrt3-\sqrt2 ; la somme vaut 232\sqrt3.

Exercice 9mise en situation : capitalisation

Un capital est multiplié par 88 tous les 33 ans. On suppose qu'il est multiplié par un même facteur q>0q>0 chaque année, de sorte que le capital après tt années s'écrit C(t)=C0 qtC(t)=C_0\,q^{t}.

  1. a)

    Sachant que q3=8q^{3}=8, détermine qq.

    q3=8=23⇒q=2q^{3}=8=2^{3}\Rightarrow q=2 (le facteur annuel est positif).

  2. b)

    Après combien d'années le capital a-t-il été multiplié par 6464 ? (équation à même base)

    C(t)=C0 2tC(t)=C_0\,2^{t} ; 2t=64=26⇒t=62^{t}=64=2^{6}\Rightarrow t=6 : 6 ans.

  3. c)

    À partir de combien d'années le capital dépasse-t-il 1000 C01000\,C_0 ? On donne 210=10242^{10}=1024.

    2t≥10002^{t}\geq1000 ; comme 29=512<1000<1024=2102^{9}=512<1000<1024=2^{10} et que t↦2tt\mapsto2^{t} est croissante, le plus petit entier convenant est t=10t=10 : à partir de la 10e10^{\text{e}} année.

Exercice 10évaluation exacte à exposants fractionnaires

Calcule la valeur exacte, sans calculatrice.

  1. a)

    163/416^{3/4}.

    163/4=(161/4)3=23=816^{3/4}=(16^{1/4})^{3}=2^{3}=8.

  2. b)

    27−2/327^{-2/3}.

    27−2/3=(271/3)−2=3−2=1927^{-2/3}=(27^{1/3})^{-2}=3^{-2}=\tfrac19.

  3. c)

    82/3×91/24−1/2\displaystyle\frac{8^{2/3}\times 9^{1/2}}{4^{-1/2}}.

    82/3⋅91/24−1/2=4⋅31/2=12⋅2=24\displaystyle\frac{8^{2/3}\cdot9^{1/2}}{4^{-1/2}}=\frac{4\cdot3}{1/2}=12\cdot2=24 (car 82/3=48^{2/3}=4, 91/2=39^{1/2}=3, 4−1/2=124^{-1/2}=\tfrac12).

  4. d)

    (32243)−2/5\displaystyle\Bigl(\frac{32}{243}\Bigr)^{-2/5}.

    32243=2535=(23)5\displaystyle\frac{32}{243}=\frac{2^{5}}{3^{5}}=\Bigl(\frac23\Bigr)^{5}, donc (32243)−2/5=(23)−2=(32)2=94\Bigl(\tfrac{32}{243}\Bigr)^{-2/5}=\Bigl(\tfrac23\Bigr)^{-2}=\Bigl(\tfrac32\Bigr)^{2}=\tfrac94.

Exercice 11comparer des racines par un exposant commun

Sans calculatrice, en élevant à une puissance bien choisie :

  1. a)

    Compare 2\sqrt{2} et 33\sqrt[3]{3}.

    Puissance 66 : (2)6=23=8(\sqrt2)^{6}=2^{3}=8 et (33)6=32=9(\sqrt[3]{3})^{6}=3^{2}=9 ; comme 8<98<9 (nombres positifs), 2<33\sqrt2<\sqrt[3]{3}.

  2. b)

    Compare 23\sqrt[3]{2} et 34\sqrt[4]{3}.

    Puissance 1212 : (23)12=24=16(\sqrt[3]{2})^{12}=2^{4}=16 et (34)12=33=27(\sqrt[4]{3})^{12}=3^{3}=27 ; donc 23<34\sqrt[3]{2}<\sqrt[4]{3}.

  3. c)

    Range dans l'ordre croissant 2\sqrt{2}, 33\sqrt[3]{3} et 206\sqrt[6]{20}.

    Exposant commun 66 : (2)6=8(\sqrt2)^{6}=8, (33)6=9(\sqrt[3]{3})^{6}=9, (206)6=20(\sqrt[6]{20})^{6}=20 ; d'où 2<33<206\sqrt2<\sqrt[3]{3}<\sqrt[6]{20}.

Exercice 12factoriser une puissance commune

Résous dans R\mathbb{R} en mettant une puissance en facteur commun.

  1. a)

    2x+1+2x=962^{x+1}+2^{x}=96.

    2x(2+1)=96⇒3⋅2x=96⇒2x=32=25⇒x=52^{x}(2+1)=96\Rightarrow 3\cdot2^{x}=96\Rightarrow 2^{x}=32=2^{5}\Rightarrow x=5.

  2. b)

    3x+2−3x=723^{x+2}-3^{x}=72.

    3x(9−1)=72⇒8⋅3x=72⇒3x=9=32⇒x=23^{x}(9-1)=72\Rightarrow 8\cdot3^{x}=72\Rightarrow 3^{x}=9=3^{2}\Rightarrow x=2.

  3. c)

    5x+1+5x−1=1305^{x+1}+5^{x-1}=130.

    5x−1(52+1)=130⇒26⋅5x−1=130⇒5x−1=5⇒x=25^{x-1}(5^{2}+1)=130\Rightarrow 26\cdot5^{x-1}=130\Rightarrow 5^{x-1}=5\Rightarrow x=2.

  4. d)

    2x+2x+1+2x+2=282^{x}+2^{x+1}+2^{x+2}=28.

    2x(1+2+4)=28⇒7⋅2x=28⇒2x=4=22⇒x=22^{x}(1+2+4)=28\Rightarrow 7\cdot2^{x}=28\Rightarrow 2^{x}=4=2^{2}\Rightarrow x=2.

Exercice 13système d'équations exponentielles

Résous dans R2\mathbb{R}^{2} le système d'inconnues (x,y)(x,y) :

{4x⋅2y=32,9x3y=3.\begin{cases} 4^{x}\cdot 2^{y}=32,\\[2pt] \displaystyle\frac{9^{x}}{3^{y}}=3. \end{cases}
  1. a)

    Transforme chaque équation en une relation linéaire entre xx et yy.

    4x2y=22x+y=32=25⇒2x+y=54^{x}2^{y}=2^{2x+y}=32=2^{5}\Rightarrow 2x+y=5 ; 9x3y=32x−y=31⇒2x−y=1\displaystyle\frac{9^{x}}{3^{y}}=3^{2x-y}=3^{1}\Rightarrow 2x-y=1.

  2. b)

    Résous le système et donne le couple (x,y)(x,y).

    En additionnant : 4x=6⇒x=324x=6\Rightarrow x=\tfrac32, puis y=5−2x=2y=5-2x=2. Le couple est (32 ; 2)\bigl(\tfrac32\,;\,2\bigr).