Concepts: inconnue, expression littérale, équation, inéquation, solution, formule, variable, paramètre, constante, coefficient, terme, degré, monôme, binôme, polynôme
L’algèbre diffère de l’arithmétique par l’utilisation d’inconnues, c’est à dire des nombres dont on ignore la quantité. Les inconnues sont généralement représentées par les lettres de la fin de l’alphabet latin: x, y et z — souvent en italique.
Exemple:
Le salaire horaire d’Alice est de 10€. En plus de son salaire, elle obtient parfois des pourboires.
Son salaire horaire est donc de 10 + x, où x est une inconnue représentant les pourboires obtenus — sa valeur peut varier.
Une expression mathématique contenant des inconnues est appelée une expression littérale.
Ex: 10 + x est une expression littérale
Une équation est une égalité dans laquelle se trouve des inconnues.
Exemple:
Alice a un salaire horaire de 10 + x, où x représente les pourboires obtenus.
Lors de la dernière heure, elle a gagné 15€: on pose donc l’équation 10 + x = 15
Une solution, c’est la valeur que peut prendre une inconnue pour rendre l’égalité vraie
— c’est à dire avoir le même nombre de chaque côté du signal égal.
Exemple:
5 est une solution de l’équation 10 + x = 15,
car si on remplace x par 5 on obtient une égalité vraie.
Une équation peut avoir 0, 1 ou plusieurs solutions.
Plutôt qu’une égalité, on peut avoir une inégalité, c’est à dire une comparaison entre deux expressions. Dans ce cas, on ne parle plus d’équation mais d’inéquation.
Ex: 2x > 5
Il existe 4 symboles de comparaison:
Souvent, on ne s’intéresse pas tant à la valeur d’une inconnue pour un cas précis, mais à l’impact qu’elle a sur le résultat quand elle varie.
Une fonction est une règle qui établit la relation entre deux inconnues (ou plus).
On parle de fonction si, à chaque valeur de x, est attribué un et un seul y.
Si plusieurs valeurs y sont possibles pour un même x, alors ce n’est pas une fonction.
Une valeur y peut par contre être associée à différents x.
Équations qui sont des fonctions:
Équations qui ne sont pas des fonctions:
Une fonction peut être exprimée par une équation:
Ou par une liste de cas:
On a implicitement f(x) = y
, donc f(x) = x²
revient à dire que y = x²
.
Une formule est une règle générale, qui peut être appliquée à différentes valeurs.
Elle peut contenir des variables et des constantes.
Une variable est une valeur qui peut varier.
Une formule peut avoir deux types de variables:
Exemple:
La formule générale d’une droite est ax + b = y
.
a et b sont des paramètres, x et y sont des inconnues.
2x + 1 = y est un exemple de droite, 0.5x (+0) = y en est un autre.
Une constante est une valeur qui ne varie pas.
Ex: Dans 2x + 1, 2 et 1 sont des constantes.
Tous les symboles d’une formule ne sont pas forcemment des variables, ce peut être une constante dont la valeur est connue a priori, comme π. Dans E = mc², les lettres E et m sont des variables, et la lettre c est une constante — la vitesse de la lumière dans le vide.
Un coefficient est un facteur constant — une constante qui multiplie une variable.
Les symboles de multiplication entre une variable et un coefficient ou entre deux variables est omis.
Exemple:
On écrit 3x
et non 3 × x
.
On écrit 2xy
et non 2 × x × y
.
Un coefficient de 1 est omis.
Ex: On écrit x
et non 1x
Un terme est un groupe de coefficients, variables, constantes et exposants. Les termes sont séparés des autres termes par des opérateurs plus et moins ou des parenthèses.
Ex: 3x² + 2x + 1 contient 3 termes
Le degré d’un terme est la puissance à laquelle il est élevé.
Ex: 3x² est de degré 2, 2x est de degré 1
Un exposant de 1 est omis.
Ex: On écrit 2x
et non 2x¹
.
Le degré d’une expression est le plus haut degré de ses termes.
Ex: 3x² + 2x + 1 est de degré 2 (degré de 3x²).
Habituellement, les termes d’une expression sont classés par ordre décroissant de degré: les hauts degrés sont à gauche, les bas degrés à droite.
On appelle une expression qui ne contient qu’un seul terme un monôme. Ex: 3x²
Une expression qui contient deux termes, un binôme. Ex: 3x² + 2x
Une expression qui contient trois termes ou plus, un polynôme. Ex: 3x² + 2x + 1