équation irrationnelle

Bonjour,

un petit exercice facile ( niveau 3ième , seconde , première ? ) .

Je note f la fonction numérique'' racine carrée '' .

Résoudre f(x2 + 16) + f(x2 - 12x + 117) = f(205).

Comment amener les élèves à savoir s'y prendre ( à la main , je dirais, comme au bon vieux temps) ?
Comment amener les élèves à la solution avec les nouveaux outils (calculatrice, ordinateur, logiciel dédié à la résolution d'équations ) ?

Bien cordialement.

kolotoko

Réponses

  • Bonjour kolotoko,
    Je note f la fonction numérique'' racine carrée '' .
    En tant que vétéran du forum, tu pourrais essayer de taper ce genre d'énoncé en $\LaTeX$

    Ce n'est quand même pas bien difficile, il te suffit de taper
    $\sqrt {x^2 + 16} + \sqrt {x^2 - 12x + 117} = \sqrt {205}\$. sans le dernier antislash rouge \.

    Bien sûr, tu taperas lentement le temps de t'habituer à la syntaxe, mais tu progresseras bien vite et bientôt tu prendras plaisir à écrire joliment tes formules mathématiques sur notre cher forum.

    Voir aussi par ici:
    https://fr.wikibooks.org/wiki/LaTeX/Écrire_des_mathématiques#Symboles
    pour ma part, j'ai rangé cette adresse dans "Mes favoris"

    PS n'oublie pas de faire alors un aperçu avant de poster pour vérifier que ton code $\LaTeX$ est bien passé.

    Amicalement. jacquot
  • kolotoko a écrit:
    Comment amener les élèves

    L'exercice que tu proposes est d'un niveau bien trop dur pour les élèves actuels (TS inclus). Par ailleurs, il n'est pas du tout difficile "d'amener les élèves" comme tu dis à la résoudre. Puisque le problème des élèves ce n'est pas qu'ils ne savent pas résoudre les exercices, c'est qu'ils savent les résoudre très facilement (avec des solutions fausses).

    Ici tu proposes un exercice qui te plait parce que toi tu sais que le chemin dans le labyrinthe des maths qui mène de la question à la réponse est assez sinueux et ça te fait plaisir (tu aimes les routes de montagne comme tout randonneur). Autrement dit, c'est parce que tu ne passes pas à travers les murs du labyrinthe que tu peux "ressentir" cet exercice. Mais 98% des élèves (de la sixième à la TS) ne savent pas où sont les murs et en gros passent presque à travers tous. A leurs yeux, ton exercice n'est qu'une suite alchimique de symboles, et en 3 lignes ils te le plient tous sans aucun problème (mais de manière fausse).
    Aide les autres comme toi-même car ils sont toi, ils sont vraiment toi
  • Bonjour,

    merci à jacquot pour son conseil éclairé.
    Merci à christophe c pour sa remarque éclairante.

    Je pense pouvoir expliquer à un élève de troisième comment trouver x et plier de manière juste cet exercice en trois lignes, rapide comme l'éclair .

    Bien cordialement.

    kolotoko
  • Bonne nuit,

    C'est quand même plus joli comme ça: $\sqrt {x^2 + 16} + \sqrt {x^2 - 12x + 117} = \sqrt {205}$.
    Mais enfin, pour faire trouver $\dfrac{24}{13}$, c'est un peu alambiqué.

    Cordialement,

    Rescassol
  • Bonjour,

    Le minimum global de la fonction $\displaystyle x \mapsto \sqrt {x^2 + 16} + \sqrt {x^2 - 12x + 117}$ sur $\R$ est justement $\displaystyle \sqrt{205}$ à l'optimum $\displaystyle x= \frac{24}{13}.$

    J'ai du mal à voir l'intérêt de l'exercice.
  • La seule méthode que j'ai trouvée est d'effectuer quelques lignes de calculs (passer au carré deux fois...) puis de résoudre une équation du second degré. Cette dernière est factorisable en classe de troisième après indication.

    Les passages au carré donnent des conditions nécessaires sur $x$.
    Il reste à vérifier que la solution (double) trouvée vérifie l'équation initiale.

    Hum, plus simple ?
  • Tu bricoles ton équation pour qu'il n'y ait que des solutions entières et un un algorithme donne la solution. B-)-

    (la somme de deux entiers positifs qui est égale à un entier positif)
  • Bonjour,

    YvesM : c'est un bon exercice de 4ième - 3ième a dit Dom ; je suis un peu d'accord avec lui.

    Bien cordialement.

    kolotoko
  • Depuis quand n'enseignes-tu plus, kolotoko ?
  • Kolotoko,

    tu devrais essayer de poser cet exercice à des terminales, ou des L1, voire même à des candidats au Capes. Pour voir ...

    En tout cas, les quatrièmes actuels n'y comprendront rien.
  • Bonjour,

    jacquot : deux années scolaires sans élèves.

    Bien cordialement

    kolotoko
  • Bonjour,

    gerard0 : la résolution d'une telle équation ne dépasse pas le programme de quatrième ; ce qui est vrai par contre ,c'est que les élèves ne sauront pas le faire si on ne les guide pas un peu (beaucoup?) .

    Bien cordialement.

    kolotoko
  • Kolotoko,

    ce n'est pas la question de la résolution (quoique !), c'est qu'ils ne comprennent pas ce qui est écrit. le calcul littéral est enseigné essentiellement en quatrième sur des questions très simples, la racine carrée n'est vue qu'en troisième. La notion de fonction aussi.
    Tu devrais quand même regarder les programmes avant d'affirmer ça !

    Je peux te dire que même avec mes quatrièmes d'excellent niveau de 1974, ou mes très très bons troisièmes de 1976 je n'aurais pas fait ce genre d'exercice. Même si certains étaient capables de le faire en troisième. Et le niveau était incomparablement meilleur qu'aujourd'hui.

    Cordialement.
  • Bonjour,

    je lis dans les programmes au paragraphe ''repères de progressivité'' : le théorème de Pythagore est introduit dès la quatrième !

    Mais si on supprime les racines carrées !

    Admettons qu'un élève actuel ne connaisse plus tout ça.

    Pour résoudre cette équation, nous avons besoin de :

    Liste des carrés.
    Th. de Pythagore .
    Identité remarquable .
    Calcul d'aire de triangle ou Th. de Thalès au choix.
    Résolution d'équations du type ax + b = cx + d .

    Je crois que c'est tout .

    Bien cordialement

    kolotoko
  • Effectivement,

    le théorème de Pythagore est introduit en quatrième. Il n'y a pas de racines carrées dans le théorème de Pythagore, ni dans sa réciproque.

    Et as-tu vu que les identités remarquables sont introduites en fin de troisième, leur utilisation, en particulier pour de la factorisation ne se fait qu'en seconde ..

    Bon, tu te faisais une idée des compétences des collégiens qui n'a aucun rapport avec la réalité, ça arrive ...
  • Mais bien sûr, kolotoko,

    Ton problème n'est qu'un petit Thalès de rien du tout qu'on pourra un peu corser en ajoutant une symétrie axiale

    Comment se rendre au plus court de A à B en passant par un point de [CD] ?51709
  • Bonjour,

    bravo Jacquot, mais, car il y a un mais, ce n'est pas du tout le problème que j'avais en vue !

    Mais cela revient au même .

    En réalité je regardais le problème proposé par marguerite12 intitulé ''exercice dm parallélépipède'' en particulier le dessin de Soland.

    En posant M l'intersection de [HB] et [EF] et en posant EM = x, il vient l'équation demandée.

    On peut utiliser Thalès ou dire que le double de l'aire du triangle HAM augmentée du double de l'aire du triangle MAB vaut le double du triangle HAB soit 13 x + 6*9 = 6*13 soit 13x = 78 - 54 = 24 et x = 24/13.

    On en déduit la longueur du trajet moyen valant la racine carrée de 205 .

    Bien cordialement.

    kolotoko
  • D'ailleurs, présenté ainsi, c'est plus de la prestidigitation qu'une application des programmes. A noter : Pour beaucoup d'élèves, l'utilisation du symétrique de B est aussi de la prestidigitation.
  • Bonjour,

    mise à part la provocation de sieur kolotoko, il est balaise ce problème, dans sa conception.
    Merci, je mets ça de côté.
    (Je n'ai pas fait la même figure que Jacquot, mais les ingrédients pour la résolution sont les mêmes).

    -> question indiscrète : c'est de vous sieur kolotoko ?

    S
  • Bonjour,

    oui, j'en suis désolé.

    La version YvesM (étude de fonction) me semble intéressante.
    La résolution de Dom est la première et bonne idée pour résoudre cela mais difficile pour les élèves , même en term S.

    Finalement, peut-on proposer un tel exercice à des élèves et à quel niveau ?

    Bien cordialement.

    kolotoko
  • En fin de troisième, dans un "problème". Mais on risque de mâcher le travail avec des indications trop dirigées.

    Plutôt lycée, en DM.
  • kolotoko a écrit:
    Finalement, peut-on proposer un tel exercice à des élèves et à quel niveau ?

    On peut tout proposer et à n'importe qui. La question est trop vague. Si tu souhaites connaitre le pourcentage de ceux qui le réussiraient aujourd'hui en 2016 en France, je te l'ai donné: il est inférieur à 0.3% et monterait à 2% en TS dans les lycées pas trop sinistrés.

    Le mot "guider" est aussi assez vague (ça peut aller de tout donner, donc tricher, à filer quelques indications)

    Par ailleurs, quel est vraiment l'intérêt? Il y a pléthore d'exercices que les élèves ne parviennent pas à faire car ils ne parviennent pas à les traiter***, car il y a malentendu entre institution et eux, qui peuvent servir de "pont aux ânes". Est-ce que mettre un exercice où il faut être inspiré peut servir à qui que ce soit d'autre qu'aux petits matheux en herbe? Et pour eux, l'exercice devient beaucoup moins intéressant finalement.

    *** ils y répondent en très peu de temps en étant satisfaits et passent à autre chose. Et bien sûr leur réponse est fausse.
    Aide les autres comme toi-même car ils sont toi, ils sont vraiment toi
  • Bonjour,

    comme pour un certain exercice de Léonard de Pise ( Livre de abaques 1202) , on peut imaginer deux tours et un oiseau se rendant du sommet de l'une au sommet de l'autre en passant par une fontaine et ce en le minimum de temps .

    Dans l'exercice de Fibonacci, il y a deux oiseaux qui doivent mettre le même temps pour rejoindre la fontaine située quelque part entre les deux tours.

    On donne cet exercice en troisième, je crois.

    Bien cordialement.

    kolotoko
  • Bonjour,

    il me semble aussi qu'on rencontre la situation de jacquot en optique dans le cours sur la réflexion d'un rayon lumineux.

    Bien cordialement

    kolotoko
  • Bonjour.

    Une méthode pour se débarrasser de la racine carrée dans $\sqrt{a}=b$ consiste à élever les deux membres au carré, ce qui donne $a=b^2$.

    Une autre, didactiquement intéressante, consiste à utiliser l'identité $(U+V)(U-V)=U^2-V^2$ :
    $$
    (\sqrt{a}-b)=0 \Rightarrow (\sqrt{a}-b)(\sqrt{a}+b)=0 \Leftrightarrow a-b^2=0
    $$

    Embarqué dans ce train de pensée, on se souviendra du polynôme de Héron
    $$
    (U+V+W)(-U+V+W)(U-V+W)(U+V-W) = -U^4-V^4-W^4+2U^2V^2+2U^2W^2+2V^2W^2
    $$
    via lequel on peut se débarrasser de deux, voire trois racines simultanément.
    Voici ce que cela donne pour l'équation de kolotoko :
    $$
    -(x^2+16)^2-(x^2-12x+117)^2-205^2+2(x^2+16)(x^2-12x+117)+2\centerdot 205(x^2+16)+2\centerdot 205(x^2-12x+117) =0
    $$
    C'est équivalent et pas plus compliqué que la méthode que cherche à induire kolotoko.
    Si l'on trouve cette méthode trop compliquée, c'est probablement l'équation posée au départ qui l'est.
    Il faudrait peut-être se restreindre à des équations du type $\sqrt{x}+\sqrt{x+1}=\sqrt{x+2}$.
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